3des加密過程

A. 求3des密碼系統

3DES加密演算法代碼（我的課本有演算法和代碼，但是碼字太費勁，我直接從網上找的，這個演算法是公開的）： using System;
using System.Text;
using System.IO;
using System.Security.Cryptography;

class Class1
{
static void Main()
{
Console.WriteLine("Encrypt String...");
txtKey = "tkGGRmBErvc=";
btnKeyGen();
Console.WriteLine("Encrypt Key :{0}",txtKey);
txtIV = "Kl7ZgtM1dvQ=";
btnIVGen();
Console.WriteLine("Encrypt IV :{0}",txtIV);
Console.WriteLine();

string txtEncrypted = EncryptString("1111");
Console.WriteLine("Encrypt String : {0}",txtEncrypted);

string txtOriginal = DecryptString(txtEncrypted);
Console.WriteLine("Decrypt String : {0}",txtOriginal);
}

private static SymmetricAlgorithm mCSP;
private static string txtKey;
private static string txtIV;

private static void btnKeyGen()
{
mCSP = SetEnc();

byte[] byt2 = Convert.FromBase64String(txtKey);

mCSP.Key = byt2;
}

private static void btnIVGen()
{
byte[] byt2 = Convert.FromBase64String(txtIV);

mCSP.IV = byt2;
}

private static string EncryptString(string Value)
{
ICryptoTransform ct;
MemoryStream ms;
CryptoStream cs;
byte[] byt;

ct = mCSP.CreateEncryptor(mCSP.Key, mCSP.IV);

byt = Encoding.UTF8.GetBytes(Value);

ms = new MemoryStream();
cs = new CryptoStream(ms, ct, CryptoStreamMode.Write);
cs.Write(byt, 0, byt.Length);
cs.FlushFinalBlock();

cs.Close();

return Convert.ToBase64String(ms.ToArray());
}

private static string DecryptString(string Value)
{
ICryptoTransform ct;
MemoryStream ms;
CryptoStream cs;
byte[] byt;

ct = mCSP.CreateDecryptor(mCSP.Key, mCSP.IV);

byt = Convert.FromBase64String(Value);

ms = new MemoryStream();
cs = new CryptoStream(ms, ct, CryptoStreamMode.Write);
cs.Write(byt, 0, byt.Length);
cs.FlushFinalBlock();

cs.Close();

return Encoding.UTF8.GetString(ms.ToArray());
}

private static SymmetricAlgorithm SetEnc()
{
return new DESCryptoServiceProvider();
}
}

3DES（即Triple DES）是DES向AES過渡的加密演算法（1999年，NIST將3-DES指定為過渡的加密標准），是DES的一個更安全的變形。它以DES為基本模塊，通過組合分組方法設計出分組加密演算法，其具體實現如下：設Ek()和Dk()代表DES演算法的加密和解密過程，K代表DES演算法使用的密鑰，P代表明文，C代表密表，這樣，

3DES加密過程為：C=Ek3(Dk2(Ek1(P)))

3DES解密過程為：P=Dk1((EK2(Dk3(C)))

具體的加/解密過程如圖2所示。K1、K2、K3決定了演算法的安全性，若三個密鑰互不相同，本質上就相當於用一個長為168位的密鑰進行加密。多年來，它在對付強力攻擊時是比較安全的。若數據對安全性要求不那麼高，K1可以等於K3。在這種情況下，密鑰的有效長度為112位。

B. 3DES的演算法介紹

3DES又稱Triple DES，是DES加密演算法的一種模式，它使用3條56位的密鑰對數據進行三次加密。數據加密標准（DES）是美國的一種由來已久的加密標准，它使用對稱密鑰加密法，並於1981年被ANSI組織規范為ANSI X.3.92。DES使用56位密鑰和密碼塊的方法，而在密碼塊的方法中，文本被分成64位大小的文本塊然後再進行加密。比起最初的DES，3DES更為安全。
3DES（即Triple DES）是DES向AES過渡的加密演算法（1999年，NIST將3-DES指定為過渡的加密標准），加密演算法，其具體實現如下：設Ek()和Dk()代表DES演算法的加密和解密過程，K代表DES演算法使用的密鑰，P代表明文，C代表密文，這樣：
3DES加密過程為：C=Ek3(Dk2(Ek1(P)))
3DES解密過程為：P=Dk1(EK2(Dk3(C)))

C. 3des加密原理

使用3Des加密演算法前，我們需要了解一下當前主流的加密模式：單向加密和雙向加密，兩者最大的區別在於加密的密文是否具有可逆性。

單向加密：將需要加密的數據進行加密，並且密文不可進行解密，像我們常用的加密演算法MD5就屬於這種。

雙向加密：和單向加密不同的是可以通過某些方式進行加解密的操作，其中分為對稱加密和非對稱加密。

對稱加密：指數據使用者必須擁有相同的密鑰才可以進行加密解密，就像彼此約定的一串暗號，本文介紹的3Des加密就屬於這種。

非對稱加密：通過一組包含公鑰和私鑰的密碼來加密解密，用公鑰加密，私鑰解密，首推的就是RSA加密

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3Des加密演算法，由於可以逆推原文，所以主要通過本地的唯一密鑰來保證數據的安全性，我這邊通過生成隨機的256位加密字元串存儲在本地，代碼讀取時將其通過md5加密成32位的字元串（由於本地有原始密鑰，不必擔心md5加密不可逆），最後以這32位加密字元串作為密鑰進行加解密的操作。

D. 什麼是3DES對稱加密演算法

DES加密經過下面的步驟
1、提供明文和密鑰,將明文按照64bit分塊（對應8個位元組），不足8個位元組的可以進行填充（填充方式多種）,密鑰必須為8個位元組共64bit
填充方式：

當明文長度不為分組長度的整數倍時，需要在最後一個分組中填充一些數據使其湊滿一個分組長度。
* NoPadding
API或演算法本身不對數據進行處理，加密數據由加密雙方約定填補演算法。例如若對字元串數據進行加解密，可以補充\0或者空格，然後trim

* PKCS5Padding
加密前：數據位元組長度對8取余，余數為m，若m>0,則補足8-m個位元組，位元組數值為8-m，即差幾個位元組就補幾個位元組，位元組數值即為補充的位元組數，若為0則補充8個位元組的8
解密後：取最後一個位元組，值為m，則從數據尾部刪除m個位元組，剩餘數據即為加密前的原文。
例如：加密字元串為為AAA，則補位為AAA55555;加密字元串為BBBBBB，則補位為BBBBBB22；加密字元串為CCCCCCCC，則補位為CCCCCCCC88888888。

* PKCS7Padding
PKCS7Padding 的填充方式和PKCS5Padding 填充方式一樣。只是加密塊的位元組數不同。PKCS5Padding明確定義了加密塊是8位元組，PKCS7Padding加密快可以是1-255之間。
2、選擇加密模式

**ECB模式** 全稱Electronic Codebook模式，譯為電子密碼本模式
**CBC模式** 全稱Cipher Block Chaining模式，譯為密文分組鏈接模式
**CFB模式** 全稱Cipher FeedBack模式，譯為密文反饋模式
**OFB模式** 全稱Output Feedback模式，譯為輸出反饋模式。
**CTR模式** 全稱Counter模式，譯為計數器模式。
3、開始加密明文（內部原理--加密步驟，加密演算法實現不做講解）

image
1、將分塊的64bit一組組加密，示列其中一組：將此組進行初始置換（IP置換），目的是將輸入的64位數據塊按位重新組合，並把輸出分為L0、R0兩部分，每部分各長32位。
2、開始Feistel結構的16次轉換，第一次轉換為：右側數據R0和子密鑰經過輪函數f生成用於加密左側數據的比特序列，與左側數據L0異或運算，
運算結果輸出為加密後的左側L0，右側數據則直接輸出為右側R0。由於一次Feistel輪並不會加密右側，因此需要將上一輪輸出後的左右兩側對調後才正式完成一次Feistel加密，
3、DES演算法共計進行16次Feistel輪，最後一輪輸出後左右兩側無需對調，每次加密的子密鑰不相同，子密鑰是通過秘鑰計算得到的。
4、末置換是初始置換的逆過程，DES最後一輪後，左、右兩半部分並未進行交換，而是兩部分合並形成一個分組做為末置換的輸入
DES解密經過下面的步驟
1、拿到密文和加密的密鑰
2、解密：DES加密和解密的過程一致，均使用Feistel網路實現，區別僅在於解密時，密文作為輸入，並逆序使用子密鑰。
3、講解密後的明文去填充 (padding）得到的即為明文
Golang實現DES加密解密
package main

import (
"fmt"
"crypto/des"
"bytes"
"crypto/cipher"
)

func main() {
var miwen,_= DESEncode([]byte("hello world"),[]byte("12345678"))
fmt.Println(miwen) // [11 42 146 232 31 180 156 225 164 50 102 170 202 234 123 129],密文：最後5位是補碼
var txt,_ = DESDecode(miwen,[]byte("12345678"))
fmt.Println(txt) // [104 101 108 108 111 32 119 111 114 108 100]明碼
fmt.Printf("%s",txt) // hello world
}
// 加密函數
func DESEncode(orignData, key []byte)([]byte,error){

// 建立密碼塊
block ,err:=des.NewCipher(key)
if err!=nil{ return nil,err}

// 明文分組，不足的部分加padding
txt := PKCS5Padding(orignData,block.BlockSize())

// 設定加密模式,為了方便，初始向量直接使用key充當了（實際項目中，最好別這么做）
blockMode := cipher.NewCBCEncrypter(block,key)

// 創建密文長度的切片，用來存放密文位元組
crypted :=make([]byte,len(txt))

// 開始加密,將txt作為源，crypted作為目的切片輸入
blockMode.CryptBlocks(crypted,txt)

// 將加密後的切片返回
return crypted,nil
}
// 加密所需padding
func PKCS5Padding(ciphertext []byte,size int)[]byte{
padding := size - len(ciphertext)%size
padTex := bytes.Repeat([]byte{byte(padding)},padding)
return append(ciphertext,padTex...)
}
// 解密函數
func DESDecode(cripter, key []byte) ([]byte,error) {
// 建立密碼塊
block ,err:=des.NewCipher(key)
if err!=nil{ return nil,err}

// 設置解密模式，加密模式和解密模式要一樣
blockMode := cipher.NewCBCDecrypter(block,key)

// 設置切片長度，用來存放明文位元組
originData := make([]byte,len(cripter))

// 使用解密模式解密,將解密後的明文位元組放入originData 切片中
blockMode.CryptBlocks(originData,cripter)

// 去除加密的padding部分
strByt := UnPKCS5Padding(origenData)

return strByt,nil
}
// 解密所需要的Unpadding
func UnPKCS5Padding(origin []byte) []byte{
// 獲取最後一位轉為整型，然後根據這個整型截取掉整型數量的長度
// 若此數為5，則減掉轉換明文後的最後5位，即為我們輸入的明文
var last = int(origin[len(origin)-1])
return origin[:len(origin)-last]
}
注意：在設置加密模式為CBC的時候，我們需要設置一個初始化向量，這個量的意思 在對稱加密演算法中，如果只有一個密鑰來加密數據的話，明文中的相同文字就會也會被加密成相同的密文，這樣密文和明文就有完全相同的結構，容易破解，如果給一個初始化向量，第一個明文使用初始化向量混合並加密，第二個明文用第一個明文的加密後的密文與第二個明文混合加密，這樣加密出來的密文的結構則完全與明文不同，更加安全可靠。CBC模式圖如下

CBC
3DES
DES 的常見變體是三重 DES，使用 168 位的密鑰對資料進行三次加密的一種機制；它通常（但非始終）提供極其強大的安全性。如果三個 56 位的子元素都相同，則三重 DES 向後兼容 DES。
對比DES，發現只是換了NewTripleDESCipher。不過，需要注意的是，密鑰長度必須24byte，否則直接返回錯誤。關於這一點，PHP中卻不是這樣的，只要是8byte以上就行；而Java中，要求必須是24byte以上，內部會取前24byte（相當於就是24byte）。另外，初始化向量長度是8byte（目前各個語言都是如此，不是8byte會有問題）

E. 對稱加密演算法有哪些

對稱加密演算法是應用較早的加密演算法，技術成熟。
主要有DES演算法，3DES演算法，TDEA演算法，Blowfish演算法，RC5演算法，IDEA演算法。

F. 常用的對稱密碼演算法有哪些

對稱加密演算法用來對敏感數據等信息進行加密，常用的演算法包括：

DES（Data Encryption Standard）：數據加密標准，速度較快，適用於加密大量數據的場合。

3DES（Triple DES）：是基於DES，對一塊數據用三個不同的密鑰進行三次加密，強度更高。

AES（Advanced Encryption Standard）：高級加密標准，是下一代的加密演算法標准，速度快，安全級別高；

G. 3DES的加密過程

3DES加密過程為：C=Ek3(Dk2(Ek1(P)))
3DES解密過程為：P=Dk1(EK2(Dk3(C)))
具體的加/解密過程如圖所示。
using System;
using System.Text;
using System. IO;
using System.Security.Cryptography;
class Class1
{
static void Main()
{
Console.WriteLine(Encrypt String...);
txtKey = tkGGRmBErvc=;
btnKeyGen();
Console.WriteLine(Encrypt Key :{0},txtKey);
txtIV = Kl7ZgtM1dvQ=;
btnIVGen();
Console.WriteLine(Encrypt IV :{0},txtIV);
Console.WriteLine();
string txtEncrypted = EncryptString(1111);
Console.WriteLine(Encrypt String : {0},txtEncrypted);
string txtOriginal = DecryptString(txtEncrypted);
Console.WriteLine(Decrypt String : {0},txtOriginal);
}
private static SymmetricAlgorithm mCSP;
private static string txtKey;
private static string txtIV;
private static void btnKeyGen()
{
mCSP = SetEnc();
byte[] byt2 = Convert.FromBase64String(txtKey);
mCSP.Key = byt2;
}
private static void btnIVGen()
{
byte[] byt2 = Convert.FromBase64String(txtIV);
mCSP.IV = byt2;
}
private static string EncryptString(string Value)
{
ICryptoTransform ct;
MemoryStream ms;
CryptoStream cs;
byte[] byt;
ct = mCSP.CreateEncryptor(mCSP.Key, mCSP.IV);
byt = Encoding.UTF8.GetBytes(Value);
ms = new MemoryStream();
cs = new CryptoStream(ms, ct, CryptoStreamMode.Write);
cs.Write(byt, 0, byt.Length);
cs.FlushFinalBlock();
cs.Close();
return Convert.ToBase64String(ms.ToArray());
}
private static string DecryptString(string Value)
{
ICryptoTransform ct;
MemoryStream ms;
CryptoStream cs;
byte[] byt;
ct = mCSP.CreateDecryptor(mCSP.Key, mCSP.IV);
byt = Convert.FromBase64String(Value);
ms = new MemoryStream();
cs = new CryptoStream(ms, ct, CryptoStreamMode.Write);
cs.Write(byt, 0, byt.Length);
cs.FlushFinalBlock();
cs.Close();
return Encoding.UTF8.GetString(ms.ToArray());
}
private static SymmetricAlgorithm SetEnc()
{
return new DESCryptoServiceProvider();
}
}
K1、K2、K3決定了演算法的安全性，若三個密鑰互不相同，本質上就相當於用一個長為168位的密鑰進行加密。多年來，它在對付強力攻擊時是比較安全的。若數據對安全性要求不那麼高，K1可以等於K3。在這種情況下，密鑰的有效長度為112位。

H. 思科K9 3DES加密演算法

密碼學中，3DES（或稱為Triple DES）是三重數據加密演算法（TDEA，Triple Data Encryption Algorithm）塊密碼的通稱。它相當於是對每個數據塊應用三次DES加密演算法。由於計算機運算能力的增強，原版DES密碼的密鑰長度變得容易被暴力破解；3DES即是設計用來提供一種相對簡單的方法，即通過增加DES的密鑰長度來避免類似的攻擊，而不是設計一種全新的塊密碼演算法。

I. 對稱加密演算法的加密演算法主要有哪些

1、3DES演算法

3DES（即Triple DES）是DES向AES過渡的加密演算法（1999年，NIST將3-DES指定為過渡的加密標准），加密演算法，其具體實現如下：設Ek()和Dk()代表DES演算法的加密和解密過程，K代表DES演算法使用的密鑰，M代表明文，C代表密文，這樣：

3DES加密過程為：C=Ek3(Dk2(Ek1(M)))

3DES解密過程為：M=Dk1(EK2(Dk3(C)))

2、Blowfish演算法

BlowFish演算法用來加密64Bit長度的字元串。

BlowFish演算法使用兩個「盒」——unsignedlongpbox[18]和unsignedlongsbox[4,256]。

BlowFish演算法中，有一個核心加密函數:BF_En(後文詳細介紹）。該函數輸入64位信息，運算後，以64位密文的形式輸出。用BlowFish演算法加密信息，需要兩個過程：密鑰預處理和信息加密。

分別說明如下：

密鑰預處理：

BlowFish演算法的源密鑰——pbox和sbox是固定的。我們要加密一個信息，需要自己選擇一個key，用這個key對pbox和sbox進行變換，得到下一步信息加密所要用的key_pbox和key_sbox。具體的變化演算法如下：

1)用sbox填充key_sbox

2)用自己選擇的key8個一組地去異或pbox，用異或的結果填充key_pbox。key可以循環使用。

比如說：選的key是"abcdefghijklmn"。則異或過程為：

key_pbox[0]=pbox[0]abcdefgh；

key_pbox[1]=pbox[1]ijklmnab；

…………

…………

如此循環，直到key_pbox填充完畢。

3)用BF_En加密一個全0的64位信息，用輸出的結果替換key_pbox[0]和key_pbox[1],i=0；

4)用BF_En加密替換後的key_pbox,key_pbox[i+1]，用輸出替代key_pbox[i+2]和key_pbox[i+3]；

5)i+2，繼續第4步，直到key_pbox全部被替換；

6)用key_pbox[16]和key_pbox[17]做首次輸入（相當於上面的全0的輸入），用類似的方法，替換key_sbox信息加密。

信息加密就是用函數把待加密信息x分成32位的兩部分:xL,xRBF_En對輸入信息進行變換。

3、RC5演算法

RC5是種比較新的演算法，Rivest設計了RC5的一種特殊的實現方式，因此RC5演算法有一個面向字的結構：RC5-w/r/b，這里w是字長其值可以是16、32或64對於不同的字長明文和密文塊的分組長度為2w位，r是加密輪數，b是密鑰位元組長度。

(9)3des加密過程擴展閱讀：

普遍而言，有3個獨立密鑰的3DES（密鑰選項1）的密鑰長度為168位（三個56位的DES密鑰），但由於中途相遇攻擊，它的有效安全性僅為112位。密鑰選項2將密鑰長度縮短到了112位，但該選項對特定的選擇明文攻擊和已知明文攻擊的強度較弱，因此NIST認定它只有80位的安全性。

對密鑰選項1的已知最佳攻擊需要約2組已知明文，2部，2次DES加密以及2位內存（該論文提到了時間和內存的其它分配方案）。

這在現在是不現實的，因此NIST認為密鑰選項1可以使用到2030年。若攻擊者試圖在一些可能的（而不是全部的）密鑰中找到正確的，有一種在內存效率上較高的攻擊方法可以用每個密鑰對應的少數選擇明文和約2次加密操作找到2個目標密鑰中的一個。