1|0前言
有幸接觸了一下傳說中的對稱加密算法3DES
感覺這些加密算法與我的工作是想去甚遠的,一般沒什麼機會接觸這些東西
今次瞭解了一下3DES這個對稱算法
原理算不上明白,算是踩了C#中的一些坑吧
C#中對於密鑰的處理比較奇怪,花費了一晚上一早上的時間才弄明白
期間偷窺了不少C#的源代碼
下面由我娓娓道來
2|0簡介
2|13DES算法命名
定義算法最早期的標準被放在ANS X9.52中並在1998年發佈並將其描述爲三重數據加密算法(簡稱TDEA),在ANSI X3.92中定義了該算法的三個操作但是並沒有使用DES或者3DES,直到1999年發佈的FIPS PUB 46-3在正式命名三重數據加密算法,大概在2004到2005的樣子才正式引入三重數據加密算法,之前一直以TDEA存在着,也就是說TDEA就是3DES,但是沒有使用3DES作爲標準術語。
2|2基本邏輯
三重數據加密算法使用包括密鑰K1,密鑰K2和密鑰約束K3,每一個包含56位不包含奇偶校驗,算法實現公式如下:
即
用K1對數據進行加密,用K2對數據進行解密,用K3對數據再加密。
解密公式爲如下:
即
用K3j對數據進行解密,用K2對數據進行加密,用K1對數據進行加密。每次加密都處理64位數據並形成一塊。
2|33DES加密選項
定義了三種密鑰選項。
(1)三個密鑰相互獨立。
(2)K1和K2密鑰獨立,但K1 = K3。
(3)三個密鑰相等。
密鑰選項1的強度最高,擁有3 x 56 = 168個獨立的密鑰位。
密鑰選項2的安全性稍低,擁有2 x 56 = 112個獨立的密鑰位。該選項比簡單的應用DES兩次的強度較高,即使用K1和K2,因爲它可以防禦中途相遇攻擊。
密鑰選項3等同與DES,只有56個密鑰位。這個選項提供了與DES的兼容性,因爲第1和第2次DES操作相互抵消了。該選項不再爲國家標準科技協會(NIST)所推薦,亦不爲ISO/IEC 18033-3所支持。
2|4C#實現
講真簡介裏用來湊字數的這些內容我其實沒怎麼看明白
C#中使用TripleDESCryptoServiceProvider
類來實現相關功能
public static string DesEncrypt(string input, string key) { byte[] inputArray = Encoding.UTF8.GetBytes(input); TripleDESCryptoServiceProvider tripleDES = new TripleDESCryptoServiceProvider(); tripleDES.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key); tripleDES.Mode = CipherMode.ECB; tripleDES.Padding = PaddingMode.PKCS7; ICryptoTransform cTransform = tripleDES.CreateEncryptor(); byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray, 0, inputArray.Length); tripleDES.Clear(); return Convert.ToBase64String(resultArray, 0, resultArray.Length); } public static string DesDecrypt(string input, string key) { byte[] inputArray = Convert.FromBase64String(input); TripleDESCryptoServiceProvider tripleDES = new TripleDESCryptoServiceProvider(); tripleDES.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key); tripleDES.Mode = CipherMode.ECB; tripleDES.Padding = PaddingMode.PKCS7; ICryptoTransform cTransform = tripleDES.CreateDecryptor(); byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray, 0, inputArray.Length); tripleDES.Clear(); return Encoding.UTF8.GetString(resultArray); }
從下面源碼中看出,該類接收的Key爲16位或24位
然後對於這個Key,C#似乎有自己的處理方式
以下爲個人理解:
這個24位的key會被處理成3個8字節的獨立密鑰參與運算
當提供24位key時並沒有什麼不妥
但是當提供16位的key時 會把提供的key拆分成兩個塊(block) 並以第一個塊作爲第三個塊組成一個24位的密鑰
如下:
可以看出使用了前8位來進行後面8位的補全
這時候你可能要問,如果提供一個不是16位也不是24位的密鑰時會發生什麼
會拋異常
以上理解都是在.NetFramework中的體現
如果換到NetCore中,效果就又不一樣了
2|5NetCore
在NetCore中不存在TripleDESCryptoServiceProvider
取而代之的是 TripleDES
所以此時我們的代碼需要稍作修改
public static string DesEncrypt(string input, string key) { byte[] inputArray = Encoding.UTF8.GetBytes(input); var tripleDES = TripleDES.Create(); var byteKey = Encoding.UTF8.GetBytes(key); tripleDES.Key = byteKey; tripleDES.Mode = CipherMode.ECB; tripleDES.Padding = PaddingMode.PKCS7; ICryptoTransform cTransform = tripleDES.CreateEncryptor(); byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray, 0, inputArray.Length); return Convert.ToBase64String(resultArray, 0, resultArray.Length); } public static string DesDecrypt(string input, string key) { byte[] inputArray = Convert.FromBase64String(input); var tripleDES = TripleDES.Create(); var byteKey = Encoding.UTF8.GetBytes(key); tripleDES.Key = byteKey; tripleDES.Mode = CipherMode.ECB; tripleDES.Padding = PaddingMode.PKCS7; ICryptoTransform cTransform = tripleDES.CreateDecryptor(); byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray, 0, inputArray.Length); return Encoding.UTF8.GetString(resultArray); }
NetCore中同樣要求我們提供24位的Key
但是不在兼容16位的Key,如果你提供一個非24位的Key就會異常
不過沒關係,對於16位的Key我們可以自行處理一下
同理使用前8位補全後8位
public static string DesEncrypt(string input, string key) { byte[] inputArray = Encoding.UTF8.GetBytes(input); var tripleDES = TripleDES.Create(); var byteKey = Encoding.UTF8.GetBytes(key); //複製前8位補全後8位 byte[] allKey = new byte[24]; Buffer.BlockCopy(byteKey, 0, allKey, 0, 16); Buffer.BlockCopy(byteKey, 0, allKey, 16, 8); tripleDES.Key = allKey; tripleDES.Mode = CipherMode.ECB; tripleDES.Padding = PaddingMode.PKCS7; ICryptoTransform cTransform = tripleDES.CreateEncryptor(); byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray, 0, inputArray.Length); return Convert.ToBase64String(resultArray, 0, resultArray.Length); } public static string DesDecrypt(string input, string key) { byte[] inputArray = Convert.FromBase64String(input); var tripleDES = TripleDES.Create(); var byteKey = Encoding.UTF8.GetBytes(key); //複製前8位補全後8位 byte[] allKey = new byte[24]; Buffer.BlockCopy(byteKey, 0, allKey, 0, 16); Buffer.BlockCopy(byteKey, 0, allKey, 16, 8); tripleDES.Key = allKey; tripleDES.Mode = CipherMode.ECB; tripleDES.Padding = PaddingMode.PKCS7; ICryptoTransform cTransform = tripleDES.CreateDecryptor(); byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray, 0, inputArray.Length); return Encoding.UTF8.GetString(resultArray); }
至此就可以正常兼容NetFramework的代碼了
3|0小結
至此寫下此文,也算是對3DES有了些許瞭解吧
需要記住
在.NET Core中利用3DES加密和解密必須要給出3個密鑰即24個字節即使密鑰3和密鑰1相等,它不會像.NET Framework中會重用密鑰1中的位數。