DES 算法的 C++ 与 JAVA 互相加解密

时间：2022-12-13 15:05:02
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在 JAVA 中，从 J2EE1.4 开始，SUN 提供了 JCE( JAVA CRYPTO ENGINE )，其中包含有 DES 算法，在 JAVA 中使用 DES 算法的代码示例如下：

import java.security.Key;

import java.security.Security;

import javax.crypto.Cipher;

public class DESPlus

{

 static String strDefaultKey = "initkey";

 static Cipher encryptCipher = null;

 static Cipher decryptCipher = null;

 static {

     Security.addProvider(new com.sun.crypto.provider.SunJCE());

     Key key = null;

    try {

      key = getKey(strDefaultKey.getBytes());

      encryptCipher = Cipher.getInstance("DES");

      encryptCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);

      decryptCipher = Cipher.getInstance("DES");

      decryptCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);

    }catch(Exception e){

        e.printStackTrace();

        }

    }

 public DESPlus(){

 }

 public static byte[] encrypt(byte[] arrB) throws Exception {

  return encryptCipher.doFinal(arrB);

 }

 public static byte[] decrypt(byte[] arrB) throws Exception {

  return decryptCipher.doFinal(arrB);

 }

 private static  Key getKey(byte[] arrBTmp) throws Exception {

  byte[] arrB = new byte[8];

  for (int i = 0; i < arrBTmp.length && i < arrB.length; i++) {

   arrB[i] = arrBTmp[i];

  }

  Key key = new javax.crypto.spec.SecretKeySpec(arrB, "DES");

  return key;

 }

}

需要注意的是，加密后的结果是字节数组，一般情况下可以使用 BASE64 进行编码，以方便存储在字符串形的数据库字段中，当然亦可以采用原始的字节流或者是十六进制编码字符串；同样需要注意的是，在上面的代码示例中，JAVA 的 DES 算法可以指定加密的模式和填充方式，如果不指定，则默认的就是 ECB 加密模式和 PKCS#5 填充方式，关于加密模式和填充方式之后将进行介绍，现在我们来看 OPENSLL 的 DES 算法，还是先给一段代码示例：

int Encrypt( unsigned char * inbuf , unsigned char * * outbuf , int inlen , unsigned char * key, unsigned char * iv )

{

    BIO *bio, *mbio, *cbio;

    unsigned char *dst;

    int outlen;

    mbio = BIO_new( BIO_s_mem( ) );

    cbio = BIO_new( BIO_f_cipher( ) );

    BIO_set_cipher( cbio , EVP_des_ecb( ) , key , iv ,  );

    bio = BIO_push( cbio , mbio );

    BIO_write( bio , inbuf , inlen );

    BIO_flush( bio );

    outlen = BIO_get_mem_data( mbio , (unsigned char **) & dst );

    * outbuf = ( unsigned char * ) malloc( outlen );

    memcpy( * outbuf , dst , outlen );

    BIO_free_all( bio );

    return outlen;

}

该段代码使用了 OPENSSL 库，该函数返回加密结果的长度，同时将加密的结果放置在 outbuf 中，需要注意的是，BIO_set_chiper 这一行，最后两个参数：iv 参数在 ECB 加密模式下是不起作用的，仅 CBC 模式才会使用该变量，该变量要求必须是一个八字节的数组，enc 参数，如果是 1 则表明是进行加密，如果是 0 则表明是解密，-1 则表明使用最后一次操作的方式，只需要修改最后一个参数为0，就是解密了，所以解密的代码就不再重复了；

另外补充一点，这个加密方式是最古老的 DES ，不是 3DES ，输入参数 KEY 的长度要求至少是 8 个字节，如果不够，补 '\0'，例如：unsigned char key[ ] = { "key\0\0\0\0\0" }，如果超过八个字节，那么后面的不使用；如果你不愿意补零，那么需要保证和 JAVA 的对应，否则不能互相加解密；

哦，还有一点，请注意在使用完后释放 outbuf 内存块，保证没有内存泄露；

下面来说一下加密模式，常见的加密模式有 ECB / CBC / CFB / OFB 四种，这也是 OPENSSL 提供的四种，加密模式的主要意义就是，加密算法是按块进行加密的，例如 DES ，是 64Bit 一个块的进行加密，就是每次加密 8 个字节，因此每次输入八个字节的明文输出八个字节密文，如果是 16 个字节，那么分成两个块依次进行加密，问题就出现在这里，如果明文是 1234567812345678，分块分别进行加密，那么加密的结果类似“C4132737962C519C C4132737962C519C”，可以看出明文的规律，这就是 ECB 加密模式，密文可以看出明文的规律；为了解决这个问题，有了其他的加密模式：CBC 加密模式（密码分组连接），CFB加密模式（密码反馈模式），OFB加密模式（输出反馈模式）CBC 是要求给一个初始化的向量，然后将每个输出与该向量作运算，并将运算的结果作为下一个加密块的初始化向量，CFB 和 OFB 则不需要提供初始化向量，直接将密码或者输出作为初始化向量进行运算；这样就避免了明文的规律出现在密文中；当然缺点是解密时需要保证密文的正确性，如果网络传输时发生了一部分错误，则后面的解密结果就可能是错误的；（ECB模式仅影响传输错误的那个块）；

密码算法基本上都是分组（按快）进行加密的，如果密文长度不是刚刚好可以进行分组，怎么办？只能进行填充，填充的方法有很多中，常用的是 PKCS#7，该填充方法是将每一个补充的字节内容填充为填充的字节个数；例如明文长度是 100 ， 分组的大小是32个字节，那么需要分为四组，补充28个字节，那么补充的字节全部补充为'\0x28'，如果分组的大小是 8 个字节，那么 PKCS#7 的填充方式和 PKCS#5 是完全一致的；另外还有一个规定，就是如果明文刚刚好进行分组，那么需要补充一个独立的分组出来，例如 DES ,如果明文为 8 个字节，那么需要补充为 16 个字节进行运算，这样的好处是进行解密后，将解密出来的最后一个字节取出来，并将解密结果的长度减去该值，就是原来明文的长度；

更多的信息可以参考：http://en.wikipedia.org/wiki/Block_cipher_modes_of_operation

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