DES & 3DES 简介 以及 C# 和 js 实现【加密知多少系列】

---

1、DES 简介

DES 全称为 Data Encryption Standard，即数据加密标准，是一种使用密钥加密的块算法，1977 年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准（FIPS），并授权在非密级政府通信中使用，随后该算法在国际上广泛流传开来。

在很长时间内，许多人心目中“密码生成”与 DES 一直是个同义词。直到 1997 年 NIST（美国国家标准与技术研究院）开始公开征集更安全的加密算法以替代 DES，并在 2001 年推出了更加安全的 AES（Advanced Encryption Standard）高级加密标准。

• Feistel 网络的轮数可以任意增加；
• 解密与轮函数 f 无关，轮函数f也不需要有逆函数；
• 轮函数可以设计得足够复杂；
• 加密和解密可以使用完全相同的结构来实现。

• 分组比较短；
• 密钥太短；
• 密码生命周期短；
• 运算速度较慢。

 2、3DES 简介

其实并不是直接由 DES 过渡到 AES，还有一个 3DES 统治时期。3DES 也称 Triple DES，它使用 3 条 56 位的密钥对数据进行三次加密。

3DES 算法通过对 DES 算法进行改进，增加 DES 的密钥长度来避免类似的攻击，针对每个数据块进行三次 DES 加密；因此，3DES 加密算法并非什么新的加密算法，是 DES 的一个更安全的变形，它以 DES 为基本模块，通过组合分组方法设计出分组加密算法。

相比 DES，3DES 因密钥长度变长，安全性有所提高，但其处理速度不高。因此又出现了 AES 加密算法，AES 较于 3DES 速度更快、安全性也更高。

• 为了兼容普通的 DES，3DES 并没有直接使用 加密->加密->加密 的方式，而是采用了 加密->解密->加密 的方式。
• 当三重密钥均相同时，前两步相互抵消，相当于仅实现了一次加密，因此可实现对普通 DES 加密算法的兼容。

• 3DES 解密过程，与加密过程相反，即逆序使用密钥。是以密钥 3、密钥 2、密钥 1的顺序执行 解密->加密->解密。

一、C# 代码实现

1、DES

// 测试（密钥需要是八位字符）string jiamihou = DesEncrypt("TestString", "11111222", false); // 57fe567eaa866373f851a526f07d9e26string jiamiqian = DesDecrypt(jiamihou32, "11111222");/// <summary>/// DES加密字符串/// </summary>/// <param name="deseninstr">待加密的字符串</param>/// <param name="deskey">加密密钥,要求为8位</param>/// <param name="isupper">返回大写密文，false：小写</param>/// <returns>加密成功返回加密后的字符串，失败返回源串</returns>public static string DesEncrypt(string deseninstr, string deskey, bool isupper = true){ StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(); try { DESCryptoServiceProvider des = new DESCryptoServiceProvider(); byte[] inputByteArray = Encoding.UTF8.GetBytes(deseninstr); des.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(deskey); des.IV = Encoding.UTF8.GetBytes(deskey); // 当 mode 为 CBC 时，偏移量必传 des.Mode=CipherMode.ECB; // 为空默认 CBC MemoryStream memoryStream = new MemoryStream(); CryptoStream cryptoStream = new CryptoStream(memoryStream, des.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Write); cryptoStream.Write(inputByteArray, 0, inputByteArray.Length); cryptoStream.FlushFinalBlock(); foreach (byte bb in memoryStream.ToArray()) { stringBuilder.AppendFormat(isupper ? "{0:X2}" : "{0:x2}", bb); } return stringBuilder.ToString(); } catch (Exception ex) { return deseninstr; }}/// <summary>/// DES解密字符串/// </summary>/// <param name="desdeinstr">待解密的字符串</param>/// <param name="deskey">解密密钥,要求为8位</param>/// <returns>解密成功返回解密后的字符串，失败返源串</returns>public static string DesDecrypt(string desdeinstr, string deskey){ MemoryStream memoryStream = new MemoryStream(); try { DESCryptoServiceProvider des = new DESCryptoServiceProvider(); byte[] inputByteArray = new byte[desdeinstr.Length / 2]; for (int ii = 0; ii < desdeinstr.Length / 2; ii++) { int intt = (Convert.ToInt32(desdeinstr.Substring(ii * 2, 2), 16)); inputByteArray[ii] = (byte)intt; } des.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(deskey); des.IV = Encoding.UTF8.GetBytes(deskey); // 当 mode 为 CBC 时，偏移量必传 des.Mode = CipherMode.ECB; // 为空默认 CBC CryptoStream cs = new CryptoStream(memoryStream, des.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Write); cs.Write(inputByteArray, 0, inputByteArray.Length); cs.FlushFinalBlock(); return Encoding.UTF8.GetString(memoryStream.ToArray()); } catch { return desdeinstr; }}

2、3DES

密文采用 Base64 格式输出。

疑问解答：三次加解密操作会运用三个不同的 Key，但是我们只传入了一个密钥，怎么回事？

  3DES 密钥必须为 24 位，为 DES 的 3 倍，经测试得出结论：

•   TripleDESCryptoServiceProvider 内部将密钥分成 3 份，进行了加密解密三重操作。
•   我们把 24 位字符串分成三部分，如果三部分均相等，或前两部分相等，就会报错："Specified key is a known weak key for 'TripleDES' and cannot be used."--指定的密钥是'TripleDES'的已知弱密钥，不能使用。

// 测试string jiamihou16 = SecurityDES.Des3Encrypt("TestString", "111112222233333444445555", "12345678"); // yJGf3qgWyoAQeaPY2S5Etg==string jiamihou32 = SecurityDES.Des3Decrypt(jiamihou16, "111112222233333444445555", "12345678");/// <summary>/// 3DES 加密/// </summary>/// <param name="des3eninstr"></param>/// <param name="des3key">24 位</param>/// <param name="des3iv">8 位</param>/// <returns></returns>public static string Des3Encrypt(string des3eninstr, string des3key, string des3iv){ string encryptPassword = string.Empty; SymmetricAlgorithm algorithm = new TripleDESCryptoServiceProvider(); algorithm.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(des3key);// Convert.FromBase64String(des3key); algorithm.IV = Encoding.UTF8.GetBytes(des3iv); algorithm.Mode = CipherMode.ECB; algorithm.Padding = PaddingMode.PKCS7; ICryptoTransform transform = algorithm.CreateEncryptor(); byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes(des3eninstr); MemoryStream memoryStream = new MemoryStream(); CryptoStream cryptoStream = new CryptoStream(memoryStream, transform, CryptoStreamMode.Write); cryptoStream.Write(data, 0, data.Length); cryptoStream.FlushFinalBlock(); encryptPassword = Convert.ToBase64String(memoryStream.ToArray()); memoryStream.Close(); cryptoStream.Close(); return encryptPassword;}/// <summary>/// 3DES 解密/// </summary>/// <param name="des3deinstr">密文 Base64</param>/// <param name="des3key">24 位</param>/// <param name="des3iv">8 位</param>/// <returns></returns>public static string Des3Decrypt(string des3deinstr, string des3key, string des3iv){ string decryptPassword = string.Empty; SymmetricAlgorithm algorithm = new TripleDESCryptoServiceProvider(); algorithm.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(des3key); algorithm.IV = Encoding.UTF8.GetBytes(des3iv); algorithm.Mode = CipherMode.ECB; algorithm.Padding = PaddingMode.PKCS7; ICryptoTransform transform = algorithm.CreateDecryptor(algorithm.Key, algorithm.IV); byte[] buffer = Convert.FromBase64String(des3deinstr); MemoryStream memoryStream = new MemoryStream(buffer); CryptoStream cryptoStream = new CryptoStream(memoryStream, transform, CryptoStreamMode.Read); StreamReader reader = new StreamReader(cryptoStream, System.Text.Encoding.ASCII); decryptPassword = reader.ReadToEnd(); reader.Close(); cryptoStream.Close(); memoryStream.Close(); return decryptPassword;}

二、js 语言实现 

 以下是通过 crypto-js.js 实现。

1、DES

注意：mode 为空默认 CBC，此时偏移量 iv 不可为空。

注意：密钥可用位数为 8，如果超过 8 位以后的对加密结果无影响，且不会报错。

// 先引入 js 文件<script src="http://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/crypto-js/4.0.0/crypto-js.js"></script>// npm（Node.js package manager）方式> npm install crypto-js // 调用方法 message() 查看测试结果function message(){ var outdata_value = encryptByDES("TestString", "11111222"); alert(outdata_value) // 57fe567eaa866373f851a526f07d9e26 console.log("outdata_value-aes_encrypt:", outdata_value); outdata_value = decryptByDES(outdata_value, "11111222"); alert(outdata_value) console.log("outdata_value-aes_decrypt:", outdata_value);}//DES 加密function encryptByDES(deseninstr, keystr, ivstr = keystr) { var keybyte = CryptoJS.enc.Utf8.parse(keystr); var ivbyte = CryptoJS.enc.Utf8.parse(ivstr); let afterEncrypt = CryptoJS.DES.encrypt(deseninstr, keybyte, { iv: ivbyte, // 当 mode 为 CBC 时，偏移量必传 mode: CryptoJS.mode.ECB, // 为空默认 CBC padding: CryptoJS.pad.Pkcs7 }).ciphertext.toString() console.log(afterEncrypt) return afterEncrypt}//DES 解密function decryptByDES(desdeinstr, keystr, ivstr = keystr) { var keybyte = CryptoJS.enc.Utf8.parse(keystr); var ivbyte = CryptoJS.enc.Utf8.parse(ivstr); var decrypted = CryptoJS.DES.decrypt( { ciphertext: CryptoJS.enc.Hex.parse(desdeinstr) }, keybyte, { iv: ivbyte, // 当 mode 为 CBC 时，偏移量必传 mode: CryptoJS.mode.ECB, // 为空默认 CBC padding: CryptoJS.pad.Pkcs7 } ); console.log(decrypted); var result_value = decrypted.toString(CryptoJS.enc.Utf8); return result_value;}

2、3DES

// 调用方法 message() 查看测试结果function message() { var outdata_value = encryptByDES("TestString", "111112222233333444445555"); alert(outdata_value) // yJGf3qgWyoAQeaPY2S5Etg== console.log("outdata_value-3des_encrypt:", outdata_value); outdata_value = decryptByDES(outdata_value, "111112222233333444445555"); alert(outdata_value) console.log("outdata_value-3des_decrypt:", outdata_value);}// 加密 密钥需为 24 位，偏移量需为 8 位function encryptByDES(deseninstr, keystr) { var keybyte = CryptoJS.enc.Utf8.parse(keystr); //var ivbyte = CryptoJS.enc.Utf8.parse(ivstr); var encrypted = CryptoJS.TripleDES.encrypt(deseninstr, keybyte, { // iv: ivbyte, // 当 mode 为 CBC 时，偏移量必传 mode: CryptoJS.mode.ECB, padding: CryptoJS.pad.Pkcs7 }); return encrypted.toString();}// 解密 密钥需为 24 位，偏移量需为 8 位function decryptByDES(desdeinstr, keystr) { var keybyte = CryptoJS.enc.Utf8.parse(keystr); //var ivbyte = CryptoJS.enc.Utf8.parse(ivstr); var decrypted = CryptoJS.TripleDES.decrypt(desdeinstr, keybyte, { // iv: ivbyte, // 当 mode 为 CBC 时，偏移量必传 mode: CryptoJS.mode.ECB, padding: CryptoJS.pad.Pkcs7 }); return decrypted.toString(CryptoJS.enc.Utf8);}