DES/3DES/AES 三种对称加密算法实现

2020-06-11 16:09:45来源：博客园阅读 ()

DES/3DES/AES 三种对称加密算法实现

1. 简单介绍

3DES（或称为Triple DES）是三重数据加密算法（TDEA，Triple Data Encryption Algorithm）块密码的通称。它相当于是对每个数据块应用三次DES加密算法。由于计算机运算能力的增强，原版DES密码的密钥长度变得容易被暴力破解；3DES即是设计用来提供一种相对简单的方法，即通过增加DES的密钥长度来避免类似的攻击，而不是设计一种全新的块密码算法。

2. 对称加密

2.1 介绍

对称密码算法是当今应用范围最广，使用频率最高的加密算法。它不仅应用于软件行业，在硬件行业同样流行。各种基础设施凡是涉及到安全需求，都会优先考虑对称加密算法。对称密码算法的加密密钥和解密密钥相同，对于大多数对称密码算法，加解密过程互逆。

特点：算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。
弱点：双方都使用同样密钥，安全性得不到保证。

对称密码有流密码和分组密码两种，但是现在普遍使用的是分组密码：

2.2 分组密码工作模式

ECB：电子密码本（最常用的，每次加密均产生独立的密文分组，并且对其他的密文分组不会产生影响，也就是相同的明文加密后产生相同的密文）
CBC：密文链接（常用的，明文加密前需要先和前面的密文进行异或运算，也就是相同的明文加密后产生不同的密文）
CFB：密文反馈
OFB：输出反馈
CTR：计数器

2.3 常用对称密码：

DES（Data Encryption Standard，数据加密标准）
3DES（Triple DES、DESede，进行了三重DES加密的算法）
AES（Advanced Encryption Standard，高级数据加密标准，AES算法可以有效抵制针对DES的攻击算法

3. DES / 3DES / AES 三种算法实现

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

import com.newland.csf.common.business.IBusinessComponent;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

/**
 * 
 * 
 * 
 */
public class TripleDes  {

    //指定要使用的算法  DES / 3DES / AES 分别对应的 值为： DES / DESede / AES
	public static final String ALGORITHM_3DES = "DESede";

	/**
	 * 解密算法
	 * @param hexString 密文手机号
	 * @param skString	密钥
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static String tripleDesDecrypt(String skString, String hexString) throws Exception {
		SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(fromHexString(skString), ALGORITHM_3DES);
		byte[] input = fromHexString(hexString);
		byte[] output = tripleDesDecryptBytes(secretKey, input);
		return new String(output, StandardCharsets.UTF_8);
	}

	/**
	 * 加密算法
	 * @param hexString 明文手机号
	 * @param skString 密钥
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static String tripleDesEncrypt(String skString, String hexString) throws Exception {
		SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(fromHexString(skString), ALGORITHM_3DES);
		byte[] output = tripleDesEncryptBytes(secretKey, hexString.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
		return bytes2Hex(output, false);
	}

	public static String bytes2Hex(byte[] bytes, boolean upperCase) {
		if (bytes == null || bytes.length <= 0) {
			return "";
		}
		StringBuilder sb = new StringBuilder();
		for (byte b : bytes) {
			sb.append(String.format("%02x", b));
		}
		return upperCase ? sb.toString().toUpperCase() : sb.toString();
	}

	public static byte[] fromHexString(final String hexString) {
		if ((hexString.length() % 2) != 0) {
			throw new IllegalArgumentException(
					"hexString.length not is an even number");
		}

		final byte[] result = new byte[hexString.length() / 2];
		final char[] enc = hexString.toCharArray();
		StringBuilder sb = new StringBuilder(2);
		for (int i = 0; i < enc.length; i += 2) {
			sb.delete(0, sb.length());
			sb.append(enc[i]).append(enc[i + 1]);
			result[i / 2] = (byte) Integer.parseInt(sb.toString(), 16);
		}
		return result;
	}

	public static byte[] tripleDesEncryptBytes(SecretKey secretKey, byte[] src) throws Exception {
		Cipher c1 = Cipher.getInstance(ALGORITHM_3DES);
		c1.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
		return c1.doFinal(src);
	}

	public static byte[] tripleDesDecryptBytes(SecretKey secretKey, byte[] src) throws Exception {
		Cipher c1 = Cipher.getInstance(ALGORITHM_3DES);
		c1.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
		return c1.doFinal(src);
	}

    /**
     * 加密文件
     * @param skString
     * @param srcFilePath
     * @param desFilePath
     * @throws Exception
     */
    public static void tripleDesEncryptFile(String skString,String srcFilePath,String desFilePath) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM_3DES);
        SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(fromHexString(skString), ALGORITHM_3DES);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
        writeFile(cipher,srcFilePath,desFilePath);
    }

    /**
     * 解密文件
     * @param skString
     * @param srcFilePath
     * @param desFilePath
     * @throws Exception
     */
    public static void tripleDesDecryptFile(String skString,String srcFilePath,String desFilePath) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM_3DES);
        SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(fromHexString(skString), ALGORITHM_3DES);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
        writeFile(cipher,srcFilePath,desFilePath);
    }

    private static void writeFile(Cipher cipher,String srcFilePath,String desFilePath) throws Exception{
        byte[] buff = new byte[512];
        byte[] temp = null;
        int len = 0;
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream(new File(srcFilePath));
             FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(desFilePath))) {
            while ((len = fis.read(buff)) > 0) {
                temp = cipher.update(buff, 0, len);
                fos.write(temp);
            }
            temp = cipher.doFinal();
            if (temp != null) {
                fos.write(temp);
            }
        }
    }
}