【加密解密】加密解密介绍 .NET中的DES对如加密。


DES是千篇一律栽对如加密(Data Encryption
Standard)算法,于1977年获美国政府之专业认可,是相同种用56各密钥来加密64个数据的点子。一般密码长度为8单字节,其中56位加密密钥,每个第8号还当奇偶校验。

参照文章

  • Base64

  • Base64编码/解码

  • 填充算法,mac与java的界别

  • 片密码的工作模式

  • 分组密码

  • PKCS


DES算法一般生有限单举足轻重点,第一独凡是加密模式,第二个是数补位,加密模式的严重性意义就是,加密算法是以块进行加密的,例如
DES ,是 64Bit 一个块的进展加密,就是每次加密 8
个字节,因此老是输入八单字节的明白输出八只字节密文,如果是 16
只字节,那么分成两独片依次展开加密,问题即应运而生于此地,如果公开是
1234567812345678,分块分别进行加密,那么加密的结果类似“C4132737962C519C
C4132737962C519C”,可以看出明文的原理,这就算是 ECB
加密模式,密文可以看来明文的法则;为了缓解此问题,有了另外的加密模式: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
是要求被一个初始化的朝量,然后将每个输出以及该向量作运算,并以运算的结果当下一个加密块的初始化向量,CFB
和 OFB
则免需提供初始化向量,直接将密码或输出作为初始化向量进行演算;这样便避免了明的法则起在密文中;当然缺点是解密时要保证密文的没错,如果网络传输时产生了同片段错误,则后面的解密结果就可能是不对的;(ECB模式仅影响传输错误的非常块。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得开展分组,怎么收拾?只能进行填空。

Base64编码

据我说知,苹果并没有提供API来是实现Base64编码,所以需要看官在网上寻找验证,还好,这并不难

感谢Lonely__和angelababa的唤起,苹果是出Base64的API,截图如下:

苹果提供Base64API.png

Base64编码的思维是是运64个基本的ASCII码字符对数据进行重新编码。它将用编码的数量拆分成字节数组。以3个字节啊同样组。按顺序排列24 位数据,再将及时24各项数据分为4组,即每组6位。再在各个组的的最高位前补两个0凑足一个字节。这样就把一个3字节为一组的数据重新编码成了4个字节。当所而编码的数量的字节数不是3底整倍数,也就是说在分割组时最终一组不足够3独字节。这时在结尾一组填充1到2个0字节。并在最后编码完成后当最终添加1到2只
“=”。

例:将对ABC进行BASE64编码:

1、首先取ABC对应的ASCII码值。A(65)B(66)C(67);

2、再拿走二迈入制值A(01000001)B(01000010)C(01000011);

3、然后将及时三独字节的二进制码接起来(010000010100001001000011);

4、
再盖6位呢单位分成4独数据块,并当嵩位填充两个0后形成4单字节的编码后的价值,(00010000)(00010100)(00001001)(00000011),其中加色部分为实在数据;

5、再把当时四单字节数据转发成10迈入制数得(16)(20)(9)(3);

6、最后因BASE64给来底64只为主字符表,查出对应的ASCII码字符(Q)(U)(J)(D),这里的价实际就是是数码在字符表中之目。

Base64编码表

解码过程即是拿4个字节再还原成3单字节再根据不同之数形式将字节数组重新整理成多少。

Base64很直观的目的就是叫二进制文件转发为64只为主的ASCII码字符。

加密算法常见的有ECB模式以及CBC模式:
首先栽电子密本方式(ECB) 
     
ECB模式:电子密本方式,就是用数据据8独字节一段落进行DES加密或解密得到平等段子8个字节的密文或者明文,最后一段不足8只字节,则补足8独字节(注意:这里就关乎到多少补位了)进行测算,之后仍顺序以计所得之数连在一起即可,各段数据里互不影响。将公开分成n个64于单独分组,如果公开长度不是64比只有的倍数,则于明文末尾填充适当数目的规定符号。对明文组用给定的密钥分别开展加密,行密文C=(C0,C1,……,Cn-1)其中Ci=DES(K,xi),i=0,1,…..,n-1。
这是Java封装的DES算法的默认模式.
第二种植密文分组链接方式(CBC)  

AES

网为并从未一直提供诸如DES、AES的API,但是提供了加密解密的相关操作CommonCrypto,DES或者AES的实现,需要我们自己包一下。

加密是由算法/模式/填充结缘的,算法是DES,AES等,
模式是EBC,CBC等,iOS和Android的填充是无一致的:

mac支持:

NoPadding (NoPadding就是休填充,相当给从定义填充)

PKCS7Padding

而java支持:

NoPadding

ISO10126Padding

OAEPPadding, OAEPWith<digest>And<mgf>Padding

PKCS1Padding

PKCS5Padding

SSL3Padding

联网下我们引入一些背景知识:

在密码学中,分组加密(Block
cipher,又如分块加密),是相同栽对称密钥算法。它以公开分成多单顶丰富的模块(block),使用规定的算法和针对性如密钥对每组分别加密解密。分组加密是极其重要的加密协议组成,其中突出的如DES和AES作为美国政府决策的正式加密算法,应用领域从电子邮件加密到银行贸易转帐,非常常见。

密码学中的工作模式:

极早出现的劳作模式,ECB,CBC,OFB和CFB可以追溯至1981年。2001年,NIST修订了其先发布的工作模式工作列表,加入了AES,并参加了CTR模式。最后,在2010年1月,NIST加入了XTS-AES,而另的可信模式并不曾为NIST所认证。例如CTS是平等种植密文窃取之模式,许多宽广的密码学运行库提供了这种模式。

密码学中,块密码的做事模式允许利用以及一个块密码密钥对多于一片的多少开展加密,并保证其安全性。块密码自身只能加密长度等密码片长的单块数据,若使加密变长数据,则数必须事先为分割为一些独的密码块。通常而言,最后一片数据为急需用方便填充方式将数据扩展及入密码片大小的长度。一种植工作模式描述了加密每一样数据块的进程,并常常使基于一个便号称初始化向量的附加输入值为开展随机化,以保安全。

初始化向量

初始化向量(IV,Initialization
Vector)是许多办事模式中用于随机化加密的平片数据,因此可由同样之公开,相同的密钥产生不同之密文,而无论是需重新来密钥,避免了常备相当复杂的这无异于过程。

初始化向量与密钥相比来异之安全性要求,因此IV通常并非保密,然而在大部分动静中,不应该于用同样密钥的状态下零星坏采取以及一个IV。对于CBC和CFB,重用IV会导致泄露明文首独片的某些信息,亦包括个别单不等消息备受相同的前缀。对于OFB和CTR而言,重用IV会导致全盘失去安全性。另外,在CBC模式受到,IV在加密时不时要是无能为力预测的;特别之,在诸多实现中运用的来IV的计,例如SSL2.0使的,即用上一个消息的结尾一块密文作为下一个信息的IV,是无安全的。

小心:ECB模式不欲初始化向量,之所以提一句,是以自己用底ECB模式。

填充

片密码只能对确定长度的数额块进行拍卖,而消息之长一般是可变的。因此有些模式(即ECB和CBC)需要最终一块当加密前进行填。有数种填充方法,其中最为简便的平等栽是当平文的结尾填充空字符以使该长度也片长的整数加倍,但要管得还原平文的故长度;例如,若平文是C语言风格的字符串,则只有发生疏失尾会有空字符。稍微复杂一点底措施则是原之DES使用的不二法门,即当多少后上加一个1位,再添加足够的0位直到满足块长的渴求;若消息长度刚好符合块长,则增长一个填写充块。最复杂的虽然是针对性CBC的主意,例如密文窃取,残块终结等,不见面出额外的密文,但会增加一些复杂度。布鲁斯·施奈尔及尼尔斯·弗格森提出了一定量种植简易的可能:添加一个价为128之字节(十六进制的80),再盖0字节填写满最后一个片;或为最终一个块填充n个值均为n的字节。

CFB,OFB和CTR模式不待对长不也密码片大小整数倍之信息进行专门之拍卖。因为这些模式是经对块密码的出口以及平文进行异或工作的。最后一个平文块(可能是未完全的)与密钥流块的先头几乎独字节异或后,产生了跟该平文块大小一样的密文块。流密码的是特性使得其可行使在需要密文和平文数据长严格等的场合,也得以用在为流动式传输数据而无便利进行填的场地。

留神:ECB模式是索要填写的。

ECB:
顶简便易行的加密模式就是为电子密码本(Electronic
codebook,ECB)模式。需要加密的信据块密码的块大小为分为数只片,并对每个片进行单独加密。

ECB加密

ECB解密

遵循方的败笔在于同的平文块会于加密成相同之密文块;因此,它不可知大好之隐身数据模式。在某些场合,这种措施不克提供严格的数保密性,因此并无引进用于密码协议被。下面的事例显示了ECB在密文中显示平文的模式的水准:该图像的一个位图版本(上图)通过ECB模式或会见给加密成中图,而非ECB模式通常会以那个加密成最下图。

原图

动ECB模式加密

提供了伪随机性的非ECB模式

原图是以CBC,CTR或外其他的还安全的模式加密最下图或来的结果——与随机噪声无异。注意最下图看起的随机性并无能够表示图像已经被平安之加密;许多休安全之加密法也恐怕有这种“随机的”输出。

ECB模式吗会见导致使用它的磋商不能够提供数据完整性保护,易遭遇重放攻击的震慑,因此每个片是盖完全相同的道解密的。例如,“梦幻之星在线:蓝色脉冲”在线电子游戏以ECB模式之Blowfish密码。在密钥交换系统于破解而起更简明的破解方式前,作弊者重复通过发送加密的“杀死怪物”消息包以非法的敏捷增加阅历值。

任何模式在此就是非开展了,详情请转片密码的劳作模式
,进一步了解CBC、CFB、OFB、CTR等模式。

将极根本之函数摘出来解释一下:

/*!
    @function   CCCrypt
    @abstract   Stateless, one-shot encrypt or decrypt operation.
                This basically performs a sequence of CCCrytorCreate(),
                CCCryptorUpdate(), CCCryptorFinal(), and CCCryptorRelease().

    @param      alg             Defines the encryption algorithm.


    @param      op              Defines the basic operation: kCCEncrypt or
                    kCCDecrypt.

    @param      options         A word of flags defining options. See discussion
                                for the CCOptions type.

    @param      key             Raw key material, length keyLength bytes. 

    @param      keyLength       Length of key material. Must be appropriate 
                                for the select algorithm. Some algorithms may 
                                provide for varying key lengths.

    @param      iv              Initialization vector, optional. Used for 
                                Cipher Block Chaining (CBC) mode. If present, 
                                must be the same length as the selected 
                                algorithm's block size. If CBC mode is
                                selected (by the absence of any mode bits in 
                                the options flags) and no IV is present, a 
                                NULL (all zeroes) IV will be used. This is 
                                ignored if ECB mode is used or if a stream 
                                cipher algorithm is selected. 

    @param      dataIn          Data to encrypt or decrypt, length dataInLength 
                                bytes. 

    @param      dataInLength    Length of data to encrypt or decrypt.

    @param      dataOut         Result is written here. Allocated by caller. 
                                Encryption and decryption can be performed
                                "in-place", with the same buffer used for 
                                input and output. 

    @param      dataOutAvailable The size of the dataOut buffer in bytes.  

    @param      dataOutMoved    On successful return, the number of bytes
                    written to dataOut. If kCCBufferTooSmall is
                returned as a result of insufficient buffer
                space being provided, the required buffer space
                is returned here. 

    @result     kCCBufferTooSmall indicates insufficent space in the dataOut
                                buffer. In this case, the *dataOutMoved 
                                parameter will indicate the size of the buffer
                                needed to complete the operation. The 
                                operation can be retried with minimal runtime 
                                penalty. 
                kCCAlignmentError indicates that dataInLength was not properly 
                                aligned. This can only be returned for block 
                                ciphers, and then only when decrypting or when 
                                encrypting with block with padding disabled. 
                kCCDecodeError  Indicates improperly formatted ciphertext or
                                a "wrong key" error; occurs only during decrypt
                                operations. 
 */  

CCCryptorStatus CCCrypt(
    CCOperation op,         /* 枚举值,确认是加密操作,还是解密操作 */
    CCAlgorithm alg,        /* 枚举值,确认加解密的算法,如kCCAlgorithmAES128、kCCAlgorithmDES */
    CCOptions options,      /* 枚举值,kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode,经我调查,这样就是ECB模式,并以PKCS7来填充*/
    const void *key,
    size_t keyLength,
    const void *iv,         /* 初始化向量(NULLoptional initialization vector),ECB模式写NULL就行 */
    const void *dataIn,     /* optional per op and alg */
    size_t dataInLength,
    void *dataOut,          /* data RETURNED here */
    size_t dataOutAvailable,
    size_t *dataOutMoved)  

点说到,iOS和Android填充是匪相同的,那怎么收拾?据说,PKCS7Padding是兼容PKCS5Padding的,我当与安卓同测试着,确实尚未问题。

把自用的AES加密摘出来吧:

我之所以之凡一个NSData类目NSData+AES,密钥是128员的,即16单字节,加密解密方法的兑现如下(记得引#import <CommonCrypto/CommonCryptor.h>):

加密:

- (NSData *)AES128EncryptWithKey:(NSString *)key
{
    // 'key' should be 32 bytes for AES256, will be null-padded otherwise
    char keyPtr[kCCKeySizeAES128+1]; // room for terminator (unused)
    bzero(keyPtr, sizeof(keyPtr)); // fill with zeroes (for padding)

    // fetch key data
    [key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];

    NSUInteger dataLength = [self length];

    //See the doc: For block ciphers, the output size will always be less than or
    //equal to the input size plus the size of one block.
    //That's why we need to add the size of one block here
    size_t bufferSize = dataLength + kCCBlockSizeAES128;
    void *buffer = malloc(bufferSize);

    size_t numBytesEncrypted = 0;
    CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCEncrypt, kCCAlgorithmAES128, kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode,
                                          keyPtr, kCCKeySizeAES128,
                                          NULL /* initialization vector (optional) */,
                                          [self bytes], dataLength, /* input */
                                          buffer, bufferSize, /* output */
                                          &numBytesEncrypted);
    if (cryptStatus == kCCSuccess) {
        //the returned NSData takes ownership of the buffer and will free it on deallocation
        return [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer length:numBytesEncrypted];
    }

    free(buffer); //free the buffer;
    return nil;
}  

解密:

- (NSData *)AES128DecryptWithKey:(NSString *)key {
    // 'key' should be 32 bytes for AES256, will be null-padded otherwise
    char keyPtr[kCCKeySizeAES128+1]; // room for terminator (unused)
    bzero(keyPtr, sizeof(keyPtr)); // fill with zeroes (for padding)

    // fetch key data
    [key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];

    NSUInteger dataLength = [self length];

    //See the doc: For block ciphers, the output size will always be less than or
    //equal to the input size plus the size of one block.
    //That's why we need to add the size of one block here
    size_t bufferSize = dataLength + kCCBlockSizeAES128;
    void *buffer = malloc(bufferSize);

    size_t numBytesDecrypted = 0;
    CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCDecrypt, kCCAlgorithmAES128, kCCOptionPKCS7Padding| kCCOptionECBMode,
                                          keyPtr, kCCKeySizeAES128,
                                          NULL /* initialization vector (optional) */,
                                          [self bytes], dataLength, /* input */
                                          buffer, bufferSize, /* output */
                                          &numBytesDecrypted);

    if (cryptStatus == kCCSuccess) {
        //the returned NSData takes ownership of the buffer and will free it on deallocation
        return [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer length:numBytesDecrypted];
    }

    free(buffer); //free the buffer;
    return nil;
}  

     
密文分组链接道,在CBC方式下,每个明文组xi在加密前和先行一组密文按位模二加后,再送至DES加密,CBC方式克服了ECB方式报内组重的败笔,但由明文组加密前以及平组密文有关,因此前一组密文的错误会传播到下一样组。
这是.NET封装的DES算法的默认模式,它于费心,加密步骤如下:

1、首先以数据以8个字节一组进行分组得到D1D2……Dn(若数据未是8的平头倍增,就干到数码补位了)

2、第一组数据D1与向量I异或后底结果进行DES加密得到第一组密文C1(注意:这里有向量I的传道,ECB模式下没有采取于量I)

3、第二组数D2与第一组的加密结果C1异或下的结果进行DES加密,得到第二组密文C2

4、之后的数目为此类推,得到Cn

5、按梯次并为C1C2C3……Cn即为加密结果。

其三栽密文反馈方式(CFB),可用以序列密码
   明文X=(x0,x1,……,xn-1),其中xi由t个比较特组成0  
第四种植输出反馈方式(OFB),可用来序列密码
  
与CFB唯一不同之是OFB是一直取DES输出的t个比特,而休是取密文的t个比特,其余都跟CFB相同。但它得到的凡DES的出口,所以她克服了CFB的密文错误传播的弱项

多少补位一般有NoPadding和PKCS7Padding(Java中凡是PKCS5Padding)填充方式,PKCS7Padding和PKCS5Padding实际只有是商不等同,根据有关材料说明:PKCS5Padding明确定义了加密畈是8字节,PKCS7Padding加密快得是1-255里面。但是封装的DES算法默认都是8字节,所以可以当他俩相同。数据补位实际是于多少不满8字节之倍数,才上及8字节的倍数的填写过程。

NoPadding填充方式:算法本身不填充,比如.NET的padding提供了发出None,Zeros方式,分别吗非填和填充0的方。

PKCS7Padding(PKCS5Padding)填充方式:为.NET和Java的默认填充方式,对加密多少字节长度对8取余为r,如r大于0,则补8-r独字节,字节为8-r的价值;如果r等于0,则补充8单字节8.比如:

加密字符串为为AAA,则补位为AAA55555;加密字符串为BBBBBB,则补位为BBBBBB22;加密字符串为CCCCCCCC,则补位为CCCCCCCC88888888.

.NET中的DES加密

对于.NET,框架在System.Security.Cryptography命名空间下提供了DESCryptoServiceProvider作为System.Security.Cryptography.DES加密解密的包装接口,它提供了之类的4单艺术:

public override ICryptoTransform CreateDecryptor(byte[] rgbKey,
byte[] rgbIV)

public override ICryptoTransform CreateEncryptor(byte[] rgbKey,
byte[] rgbIV)

public override void GenerateIV()

public override void GenerateKey()

从.NET近似库封装情况,加解密需要传入一个Key和IV向量。而且Key必须为8字节的数额,否则会一直扔大出,当使用ECB模式下,不管传入什么IV向量,加密结果尚且一样。

 

各国大语言互操作解决方案:

  • C与C#简报加密之C语言DES的cbc
    pkcs7的落实
  • C与C#报道加密之C语言DES的cbc
    pkcs7的兑现(二)
  • python和c#通用一致的des加密应用CBC和PKCS7
  • php实现3DES加密算法,工作模式CBC,填充模式PKCS7
    Padding
  • 用 Java 解密 C#
    加密的多寡(DES)
  • Applied Crypto++: Block
    Ciphers 

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