【加密解密】加密解密介绍 .NET中之DES对如加密。


DES是同一种对如加密(Data Encryption
Standard)算法,于1977年赢得美国政府的业内批准,是一致栽用56各密钥来加密64个数据的方法。一般密码长度也8单字节,其中56位加密密钥,每个第8号都作奇偶校验。

参照文章

  • Base64

  • Base64编码/解码

  • 填充算法,mac与java的区分

  • 片密码的做事模式

  • 分组密码

  • PKCS


DES算法一般生少数单第一点,第一只是加密模式,第二独凡是数量补位,加密模式之重要性意义就是,加密算法是本块进行加密的,例如
DES ,是 64Bit 一个片的拓展加密,就是历次加密 8
个字节,因此老是输入八单字节的公开输出八只字节密文,如果是 16
独字节,那么分成两个片依次展开加密,问题即使出现在此处,如果公开是
1234567812345678,分块分别展开加密,那么加密的结果类似“C4132737962C519C
C4132737962C519C”,可以看来明文的原理,这即是 ECB
加密模式,密文可以见见明文的法则;为了化解之题目,有矣任何的加密模式: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
是讲求吃一个初始化的为量,然后将每个输出及该往量作运算,并以运算的结果当下一个加密块的初始化向量,CFB
和 OFB
则非需提供初始化向量,直接拿密码还是输出作为初始化向量进行演算;这样就是避免了公开的规律起在密文中;当然缺点是解密时需保证密文的不利,如果网络传输时来了同一组成部分错误,则后面的解密结果虽可能是左的;(ECB模式仅影响传输错误的酷块。密码算法基本上还是分组(按快)进行加密的,如果密文长度不是刚刚好可以展开分组,怎么处置?只能进展填空。

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编码的想是凡应用64个基本的ASCII码字符对数据进行重新编码。它将急需编码的多少拆分成字节数组。以3个字节否同一组。按顺序排列24 位数据,再将这24各类数据分为4组,即每组6位。再于每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。当所假设编码的多少的字节数不是3底整倍数,也就是说在分组时末一组不敷3单字节。这时在最后一组填充1到2只0字节。并当终极编码完成后每当末添加1到2个
“=”。

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、再获二迈入制值A(01000001)B(01000010)C(01000011);

3、然后拿这三单字节的二进制码接起来(010000010100001001000011);

4、
再为6位也单位分为4个数据块,并在高位填充两只0后形成4只字节的编码后的价值,(00010000)(00010100)(00001001)(00000011),其中加色部分为实数据;

5、再把这四独字节数据转发成为10向前制数得(16)(20)(9)(3);

6、最后根据BASE64给出底64独基本字符表,查出对应的ASCII码字符(Q)(U)(J)(D),这里的价值实际就是是数量在字符表中之目。

Base64编码表

解码过程就是是将4只字节再还原成3独字节再因不同之数据形式拿字节数组重新整理成数据。

Base64很直观的目的就是是让二进制文件转发为64单着力的ASCII码字符。

加密算法常见的有ECB模式及CBC模式:
先是种电子密本方式(ECB) 
     
ECB模式:电子密本方式,就是将数据以8单字节一截进展DES加密或解密得到同段8只字节的密文或者明文,最后一段落不足8个字节,则补足8个字节(注意:这里虽关乎到数量补位了)进行测算,之后依顺序以计所得的多寡连在一起即可,各段数据里面互不影响。将公开分成n个64比单独分组,如果公开长度不是64较单纯的翻番,则以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展开加密,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.
其次种密文分组链接方式(CBC)  

AES

系统吧并没有一直提供诸如DES、AES的API,但是提供了加密解密之连带操作CommonCrypto,DES或者AES的兑现,需要我们和好包一下。

加密大凡由算法/模式/填充整合的,算法是DES,AES等,
模式是EBC,CBC等,iOS和Android的填充是匪均等的:

mac支持:

NoPadding (NoPadding就是勿填充,相当给从定义填充)

PKCS7Padding

而java支持:

NoPadding

ISO10126Padding

OAEPPadding, OAEPWith<digest>And<mgf>Padding

PKCS1Padding

PKCS5Padding

SSL3Padding

接通下我们引入一些背景知识:

于密码学中,分组加密(Block
cipher,又如分块加密),是均等栽对称密钥算法。它以公开分成多单相当丰富之模块(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作为美国政府仲裁的规范加密算法,应用领域从电子邮件加密到银行交易转帐,非常广阔。

密码学中的工作模式:

极致早出现的工作模式,ECB,CBC,OFB和CFB可以追溯至1981年。2001年,NIST修订了其先发布的行事模式工作列表,加入了AES,并参加了CTR模式。最后,在2010年1月,NIST加入了XTS-AES,而任何的可信模式并无啊NIST所认证。例如CTS是一律种密文窃取的模式,许多大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下及一个片密码密钥对多于一块的数据开展加密,并保管其安全性。块密码自身只能加密长度等密码块长的单块数据,若要加密变长数据,则数要优先被分割为有独立的密码块。通常而言,最后一块数据吧用以合适填充方式以数据扩展至符合密码块大小的长。一种工作模式描述了加密每一样数据块的历程,并不时使基于一个平凡称为初始化向量的增大输入值为拓展随机化,以管教安全。

初始化向量

初始化向量(IV,Initialization
Vector)是诸多工作模式受到用于随机化加密的一律块数据,因此可以由同的明,相同之密钥产生不同之密文,而不管需还来密钥,避免了家常相当复杂的立即无异进程。

初始化向量与密钥相比发生例外的安全性要求,因此IV通常并非保密,然而以大部情屡遭,不应于使用同样密钥的状态下零星坏采用及一个IV。对于CBC和CFB,重用IV会导致泄露明文首个片的少数信息,亦包括个别只不同消息中同的前缀。对于OFB和CTR而言,重用IV会导致了失去安全性。另外,在CBC模式遭遇,IV在加密常常须是心有余而力不足预测的;特别之,在众落实中使用的产生IV的计,例如SSL2.0动的,即利用上一个信息之尾声一块密文作为下一个音的IV,是未安全之。

顾:ECB模式不待初始化向量,之所以提一句,是坐自己所以之ECB模式。

填充

片密码只能针对规定长度的多少块进行拍卖,而消息的尺寸一般是可变的。因此片模式(即ECB和CBC)需要最终一块当加密前进行填。有数种填充方法,其中最为简单易行的一律栽是在平文的最后填充空字符以使该长为片长的平头倍,但不能不管可以恢复平文的本来长度;例如,若平文是C语言风格的字符串,则单纯发出错尾会有空字符。稍微复杂一点之法子虽然是固有的DES使用的办法,即当数量后上加一个1位,再添加足够的0位直到满足块长的求;若消息长度刚好符合块长,则增长一个填写充块。最复杂的尽管是指向CBC的道,例如密文窃取,残块终结等,不会见时有发生额外的密文,但会多部分复杂度。布鲁斯·施奈尔与尼尔斯·弗格森提出了零星种简单的可能性:添加一个值也128底字节(十六进制的80),再因0字节填写满最后一个片;或为最终一个片填充n个值均为n的字节。

CFB,OFB和CTR模式不欲对长不呢密码块大小整数加倍的信进行特别之处理。因为这些模式是经对块密码的输出和平文进行异或工作之。最后一个平文块(可能是不完整的)与密钥流块的前面几只字节异或后,产生了与该平文块大小同等之密文块。流密码的之特性使得它可以使用在待密文和平文数据长严格等的场子,也足以利用在为流动式传输数据而非便于进行填写的场所。

在意:ECB模式是用填的。

ECB:
无限简易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个片,并针对每个片进行单独加密。

ECB加密

ECB解密

遵循方的通病在于同的平文块会给加密成相同之密文块;因此,它不可知怪好的隐身数据模式。在一些场合,这种方式无克提供严格的数目保密性,因此并无引进用于密码协议被。下面的事例显示了ECB在密文中显平文的模式的品位:该图像的一个位图版本(上图)通过ECB模式也许会见被加密成中图,而非ECB模式通常会用那加密成极下图。

原图

动用ECB模式加密

供了伪随机性的非ECB模式

原图是下CBC,CTR或另其他的更安全的模式加密最下图或有的结果——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安全之加密;许多请勿安全之加密法也或有这种“随机的”输出。

ECB模式吧会招使用她的商不可知提供数据完整性保护,易遭到重放攻击的熏陶,因此每个片是为完全相同的措施解密之。例如,“梦幻的星在线:蓝色脉冲”在线电子游戏采用ECB模式的Blowfish密码。在密钥交换系统于破解而发生重复简明的破解方式前,作弊者重复通过发送加密的“杀死怪物”消息包以伪的飞速增加阅历值。

另外模式在这个就无进行了,详情请转片密码的劳作模式
,进一步了解CBC、CFB、OFB、CTR等模式。

拿极要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)  

方说及,iOS和Android填充是勿一致的,那怎么收拾?据说,PKCS7Padding是兼容PKCS5Padding的,我于同安卓同测试中,确实无问题。

拿我于是的AES加密摘出来吧:

自家为此底是一个NSData类目NSData+AES,密钥是128各的,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在加密前同先行一组密文按位模二加后,再送及DES加密,CBC方式克服了ECB方式报内组重的先天不足,但由于明文组加密前和同等组密文有关,因此前一组密文的左会传到下一致组。
这是.NET封装的DES算法的默认模式,它比较累,加密步骤如下:

1、首先以数据论8单字节一组开展分组得到D1D2……Dn(若数据不是8的平头加倍,就关乎到数量补位了)

2、第一组数D1与向量I异或后底结果开展DES加密得到第一组密文C1(注意:这里产生往量I的布道,ECB模式下并未以于量I)

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

4、之后的数因此类推,得到Cn

5、按梯次并也C1C2C3……Cn即为加密结果。

其三种密文反馈方式(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唯一不同的凡OFB是一直取DES输出的t个比特,而未是取密文的t个比特,其余都和CFB相同。但它抱之是DES的出口,所以她克服了CFB的密文错误传播之短处

数量补位一般有NoPadding和PKCS7Padding(Java中是PKCS5Padding)填充方式,PKCS7Padding和PKCS5Padding实际只有是商量不同等,根据相关资料证实:PKCS5Padding明确概念了加密畈是8字节,PKCS7Padding加密快得是1-255之间。但是封装的DES算法默认都是8字节,所以可以认为他们相同。数据补位实际是以数不满8字节之翻番,才补偿到8字节底翻番的填过程。

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

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

加密字符串为乎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加密解密的卷入接口,它提供了之类的4单主意:

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像样库封装情况,加解密需要传入一个Key和IV向量。而且Key必须也8字节之数目,否则会直接扔大出,当使用ECB模式下,不管传入什么IV向量,加密结果都如出一辙。

 

各大语言互操作解决方案:

  • C与C#报道加密之C语言DES的cbc
    pkcs7的兑现
  • C与C#简报加密之C语言DES的cbc
    pkcs7的落实(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#
    加密的数(DES)
  • Applied Crypto++: Block
    Ciphers 

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