3DES加密算法简析

       3DES加密算法并非什么新的加密算法，而是DES算法的另一种模式。是现在比较常用的一种对称加密算法，比起DES来说安全性更高。该算法的加解密过程分别是对明文/密文数据进行三次DES加密或解密，得到相应的密文或明文。假设EK()和DK()分别表示DES的加密和解密函数，P表示明文，C表示密文，那么加解密的公式如下：

       加密：C =  EK3( DK2( EK1(P) ) )               即对明文数据进行，加密 --> 解密 --> 加密的过程，最后得到密文数据

       解密：P =  DK1( EK2( DK3(C) ) )               即对密文数据进行，解密 --> 加密 --> 解密的过程，最后得到明文数据

      其中：K1表示3DES中第一个8字节密钥，K2表示第二个8字节密钥，K3表示第三个8字节密钥，通常情况下，3DES的密钥为双倍长密钥(若不知道双倍长，可参考博主的密钥分算算法文章中的解释)，即K1对应KL(左8字节)，K2对应KR(右8字节)，K3对应KL(左8字节)。

      由于DES加解密算法是每8个字节作为一个加解密数据块，因此在实现该算法时，需要对数据进行分块和补位(即最后不足8字节时，要补足8字节)。Java本身提供的API中NoPadding，Zeros填充和PKCS5Padding。假设我们要对9个字节长度的数据进行加密，则其对应的填充说明如下：

ZerosPadding
          无数据的字节全部被填充为0
           第一块：F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7
           第二块：F8  0   0   0   0    0   0   0 
PKCS5Padding
            每个被填充的字节都记录了被填充的长度
            第一块：F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7
            第二块：F8 07 07 07  07 07 07 07

       DES的具体算法过程很复杂，实话说我也不懂，我只能借用Android和iOS里面自带的API去实现3DES的过程，其具体代码如下：

Android代码

public byte[] triDesEncrypt(byte[] desKey, byte[] desData, int flag) {//flag == 1为加密，flag == 0为解密
byte[] keyFirst8 = new byte[8];
byte[] keySecond8 = new byte[8];

if (desKey.length > 8) {
for (int i = 0; i < 8; i++) {
keyFirst8[i] = desKey[i];
}
} else {
return null;
}

if (desKey.length < 16) {
for (int i = 0; i < desKey.length - 8; i++) {
keySecond8[i] = desKey[i + 8];
}
} else {
for (int i = 0; i < 8; i++) {
keySecond8[i] = desKey[i + 8];
}
}

byte[] tmpKey = new byte[8];
byte[] tmpData = new byte[8];
arrayCopy(keyFirst8, 0, tmpKey, 0, 8);
arrayCopy(desData, 0, tmpData, 0, 8);
int mode = flag;
byte[] result = unitDes(tmpKey, tmpData, mode);

arrayCopy(keySecond8, 0, tmpKey, 0, 8);
arrayCopy(result, 0, tmpData, 0, 8);
mode = (mode == 1) ? 0 : 1;
result = unitDes(tmpKey, tmpData, mode);

arrayCopy(keyFirst8, 0, tmpKey, 0, 8);
arrayCopy(result, 0, tmpData, 0, 8);
mode = (mode == 1) ? 0 : 1;
result = unitDes(tmpKey, tmpData, mode);

return result;
}

iOS代码
            

+ (NSData *)encryptWithDataKey:(NSData *)src key1:(NSData *)key1 key2:(NSData *)key2 key3:(NSData *)key3
{
if (src == nil || [src length] == 0 ||
key1 == nil || [key1 length] == 0 ||
key2 == nil || [key2 length] == 0 ||
key3 == nil || [key3 length] == 0) {
return nil;
}

const void *vplainText;
size_t plainTextBufferSize;

plainTextBufferSize = [src length];
vplainText = [src bytes];

CCCryptorStatus ccStatus;
uint8_t *bufferPtr = NULL;
size_t bufferPtrSize = 0;
size_t movedBytes = 0;
bufferPtrSize = (plainTextBufferSize + kCCBlockSize3DES) & ~(kCCBlockSize3DES - 1);

bufferPtr = malloc(bufferPtrSize * sizeof(uint8_t));
memset((void *)bufferPtr, 0x00, bufferPtrSize);

NSMutableData *key = [NSMutableData data];
[key appendData:key1];
[key appendData:key2];
[key appendData:key3];

NSString *initVec = @"01234567";

const void *vKey = [key bytes];
const void *vinitVec = (const void *)[initVec UTF8String];

uint8_t iv[kCCBlockSize3DES];
memset((void *)iv, 0x00, (size_t)sizeof(iv));

ccStatus = CCCrypt(kCCEncrypt, kCCAlgorithm3DES, kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode, vKey, kCCKeySize3DES, vinitVec, vplainText, plainTextBufferSize, (void *)bufferPtr, bufferPtrSize, &movedBytes);
if (ccStatus != kCCSuccess) {
free(bufferPtr);
return nil;
}

NSData *result = [NSData dataWithBytes:bufferPtr length:movedBytes];
free(bufferPtr);

return result;
}

+ (NSData *)decryptWithDataKey:(NSData *)src key1:(NSData *)key1 key2:(NSData *)key2 key3:(NSData *)key3
{
if (src == nil || [src length] == 0 ||
key1 == nil || [key1 length] == 0 ||
key2 == nil || [key2 length] == 0 ||
key3 == nil || [key3 length] == 0) {
return nil;
}

const void *vplainText;
size_t plainTextBufferSize;

plainTextBufferSize = [src length];
vplainText = [src bytes];

CCCryptorStatus ccStatus;
uint8_t *bufferPtr = NULL;
size_t bufferPtrSize = 0;
size_t movedBytes = 0;

bufferPtrSize = (plainTextBufferSize + kCCBlockSize3DES) & ~(kCCBlockSize3DES - 1);
bufferPtr = malloc(bufferPtrSize * sizeof(uint8_t));
memset((void *)bufferPtr, 0x00, bufferPtrSize);

NSMutableData *key = [NSMutableData data];
[key appendData:key1];
[key appendData:key2];
[key appendData:key3];
NSString *initVec = @"01234567";

const void *vkey = [key bytes];
const void *vinitVec = (const void *)[initVec UTF8String];

uint8_t iv[kCCBlockSize3DES];
memset((void *)iv, 0x00, (size_t)sizeof(iv));

ccStatus = CCCrypt(kCCDecrypt, kCCAlgorithm3DES, kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode, vkey, kCCKeySize3DES, vinitVec, vplainText, plainTextBufferSize, (void *)bufferPtr, bufferPtrSize, &movedBytes);
if (ccStatus != kCCSuccess) {
free(bufferPtr);
return nil;
}

NSData *result = [NSData dataWithBytes:bufferPtr length:movedBytes];
free(bufferPtr);

return result;
}