Java和.NET使用DES對稱加密的區(qū)別
Java和.NET的系統(tǒng)類庫里都有封裝DES對稱加密的實現(xiàn)方式，但是對外暴露的接口卻各不相同，甚至有時會讓自己難以解決其中的問題，比如Java加密后的結(jié)果在.NET中解密不出來等，由于最近項目有跨Java和.NET的加解密，經(jīng)過我的分析調(diào)試，終于讓它們可以互相加密解密了。
DES加密
DES是一種對稱加密(Data Encryption Standard)算法，以前我寫過一篇文章：.NET中加密解密相關(guān)知識，有過簡單描述。
DES算法一般有兩個關(guān)鍵點，第一個是加密算法，第二個是數(shù)據(jù)補(bǔ)位。
加密算法常見的有ECB模式和CBC模式：
ECB模式：電子密本方式，這是JAVA封裝的DES算法的默認(rèn)模式，就是將數(shù)據(jù)按照8個字節(jié)一段進(jìn)行DES加密或解密得到一段8個字節(jié)的密文或者明文，最后一段不足8個字節(jié)，則補(bǔ)足8個字節(jié)（注意：這里就涉及到數(shù)據(jù)補(bǔ)位了）進(jìn)行計算，之后按照順序?qū)⒂嬎闼玫臄?shù)據(jù)連在一起即可，各段數(shù)據(jù)之間互不影響。
CBC模式：密文分組鏈接方式，這是.NET封裝的DES算法的默認(rèn)模式，它比較麻煩，加密步驟如下：
1、首先將數(shù)據(jù)按照8個字節(jié)一組進(jìn)行分組得到D1D2......Dn（若數(shù)據(jù)不是8的整數(shù)倍，就涉及到數(shù)據(jù)補(bǔ)位了）
2、第一組數(shù)據(jù)D1與向量I異或后的結(jié)果進(jìn)行DES加密得到第一組密文C1（注意：這里有向量I的說法，ECB模式下沒有使用向量I）
3、第二組數(shù)據(jù)D2與第一組的加密結(jié)果C1異或以后的結(jié)果進(jìn)行DES加密，得到第二組密文C2
4、之后的數(shù)據(jù)以此類推，得到Cn
5、按順序連為C1C2C3......Cn即為加密結(jié)果。
數(shù)據(jù)補(bǔ)位一般有NoPadding和PKCS7Padding(JAVA中是PKCS5Padding)填充方式，PKCS7Padding和PKCS5Padding實際只是協(xié)議不一樣，根據(jù)相關(guān)資料說明：PKCS5Padding明確定義了加密塊是8字節(jié)，PKCS7Padding加密快可以是1-255之間。但是封裝的DES算法默認(rèn)都是8字節(jié)，所以可以認(rèn)為他們一樣。數(shù)據(jù)補(bǔ)位實際是在數(shù)據(jù)不滿8字節(jié)的倍數(shù)，才補(bǔ)充到8字節(jié)的倍數(shù)的填充過程。
NoPadding填充方式：算法本身不填充，比如.NET的padding提供了有None，Zeros方式，分別為不填充和填充0的方式。
PKCS7Padding（PKCS5Padding）填充方式：為.NET和JAVA的默認(rèn)填充方式，對加密數(shù)據(jù)字節(jié)長度對8取余為r，如r大于0，則補(bǔ)8-r個字節(jié)，字節(jié)為8-r的值；如果r等于0，則補(bǔ)8個字節(jié)8。比如：
加密字符串為為AAA，則補(bǔ)位為AAA55555;加密字符串為BBBBBB，則補(bǔ)位為BBBBBB22；加密字符串為CCCCCCCC，則補(bǔ)位為CCCCCCCC88888888。
.NET中的DES加密
對于.NET，框架在System.Security.Cryptography命名空間下提供了DESCryptoServiceProvider作為System.Security.Cryptography.DES加密解密的包裝接口，它提供了如下的4個方法：
- public override ICryptoTransform CreateDecryptor(byte[] rgbKey, byte[] rgbIV)
- public override ICryptoTransform CreateEncryptor(byte[] rgbKey, byte[] rgbIV)
- public override void GenerateIV()
- public override void GenerateKey()
從.NET類庫封裝情況，加解密需要傳入一個Key和IV向量。而且Key必須為8字節(jié)的數(shù)據(jù)，否則會直接拋異常出來，當(dāng)使用ECB模式下，不管傳入什么IV向量，加密結(jié)果都一樣。示例代碼如下：
- public static string EncryptWithJava(string key, string str)
- {
- if (key.Length < 8 || string.IsNullOrEmpty(str))
- {
- throw new Exception("加密key小于8或者加密字符串為空！");
- }
- byte[] bKey = Encoding.UTF8.GetBytes(key.Substring(0, 8));
- byte[] bIV = IV;
- byte[] bStr = Encoding.UTF8.GetBytes(str);
- try
- {
- DESCryptoServiceProvider desc = new DESCryptoServiceProvider();
- desc.Padding = PaddingMode.PKCS7;//補(bǔ)位
- desc.Mode = CipherMode.ECB;//CipherMode.CBC
- using (MemoryStream mStream = new MemoryStream())
- {
- using (CryptoStream cStream = new CryptoStream(mStream, desc.CreateEncryptor(bKey, bIV), CryptoStreamMode.Write))
- {
- cStream.Write(bStr, 0, bStr.Length);
- cStream.FlushFinalBlock();
- StringBuilder ret = new StringBuilder();
- byte[] res = mStream.ToArray();
- foreach (byte b in res)
- {
- ret.AppendFormat("{0:x2}", b);
- }
- return ret.ToString();
- }
- }
- }
- catch
- {
- return string.Empty;
- }
- }
由于為ECB模式，因此IV這里設(shè)置什么值都是可以的，當(dāng)為CBC模式下，則需要設(shè)置為其他值，比如：public static byte[] IV = { 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08 }，才能正常加密解密。
JAVA中的DES加密
JAVA的javax.crypto.Cipher包下，提供了加密解密的功能，它的靜態(tài)getInstance方法，可以返回一個Cipher對象，一般有public static final Cipher getInstance(String transformation)方法，transformation為：algorithm/mode/padding，分別表示算法名稱，比如DES，也可以在后面包含算法模式和填充方式，但也可以只是算法名稱，如為："DES/CBC/PKCS5Padding"，"DES"等。JAVA中默認(rèn)的算法為ECB，默認(rèn)填充方式為PKCS5Padding。Cipher的Init方法用來初始化加密對象，常見的有：
- public final void init(int opmode, Key key, AlgorithmParameterSpec params)
- public final void init(int opmode,Key key, SecureRandom random)
用SecureRandom時，一般用于不需要IV的算法模式，示例代碼如下：
- public static String encrypt2(String src) throws Exception {
- SecureRandom sr = new SecureRandom();
- DESKeySpec ks = new DESKeySpec(KEY.getBytes("UTF-8"));
- SecretKeyFactory skf = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
- SecretKey sk = skf.generateSecret(ks);
- Cipher cip = Cipher.getInstance("DES/CBC/PKCS5Padding");//Cipher.getInstance("DES");
- IvParameterSpec iv2 = new IvParameterSpec(IV);
- cip.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, sk, iv2);//IV的方式
- //cip.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, sk, sr);//沒有傳遞IV
- String dest = byteToHex(cip.doFinal(src.getBytes("UTF-8")));
- return dest;
- }
當(dāng)默認(rèn)用DES，JAVA會用ECB模式，因此這里IV向量沒有作用，這里，但當(dāng)用CBC模式下，如果還是用SecureRandom，則每次加密的結(jié)果都會不一樣，因為JAVA內(nèi)部會用隨機(jī)的IV來初始化Cipher對象，如示例代碼，由于Cipher.getInstance("DES/CBC/PKCS5Padding")使用了CBC，因此我這里用的javax.crypto.spec.IvParameterSpec包下的IvParameterSpec來初始化向量IV：
- Private final static byte[] IV = new byte[] {0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01};
總 結(jié)
對于.NET和JAVA在使用DES對稱加密時，需要大家指定一樣的算法和填充模式，并且JAVA在寫DES加解密算法時，還需要根據(jù)創(chuàng)建Cipher對象的不同，正確使用IV向量。在不同系統(tǒng)需要互相數(shù)據(jù)時，必須要明確的是加密算法，Key和算法模式，再根據(jù)不同模式是否需要IV向量，最后是填充模式。
本文是經(jīng)過自己翻閱資料和反復(fù)調(diào)試代碼而出來的，如有問題，請指正。
原文鏈接：http://www.cnblogs.com/Lawson/archive/2012/05/20/2510781.html
