【加密解密】加密解密介绍 .NET中之DES对如加密。


DES是平种植对如加密(Data Encryption
Standard)算法,于1977年抱美国政府之专业认可,是千篇一律栽用56各类密钥来加密64各类数据的方。一般密码长度也8只字节,其中56各加密密钥,每个第8各还作为奇偶校验。

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算法一般发生三三两两独至关重要点,第一独是加密模式,第二个凡是数量补位,加密模式的基本点意义就是,加密算法是准块进行加密的,例如
DES ,是 64Bit 一个块的展开加密,就是每次加密 8
单字节,因此老是输入八只字节的公然输出八独字节密文,如果是 16
个字节,那么分成两个片依次进行加密,问题不怕涌出于此间,如果公开是
1234567812345678,分块分别开展加密,那么加密的结果类似“C4132737962C519C
C4132737962C519C”,可以视明文的规律,这就算是 ECB
加密模式,密文可以观看明文的法则;为了缓解此问题,有矣别的加密模式: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
是要求受一个初始化的通向量,然后以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
则免需要提供初始化向量,直接用密码还是输出作为初始化向量进行演算;这样就是避免了明的原理起于密文中;当然缺点是解密时用确保密文的是,如果网络传输时起了千篇一律有错误,则后面的解密结果就是可能是左的;(ECB模式仅影响传输错误的特别块。密码算法基本上都是分组(按快)进行加密的,如果密文长度不是正好可以进行分组,怎么惩罚?只能进展填。

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,苹果是发Base64的API,截图如下:

苹果提供Base64API.png

Base64编码的思想是是采用64个基本的ASCII码字符对数据进行重新编码。它将待编码的数码拆分成字节数组。以3个字节啊同组。按顺序排列24 位数据,再管当时24各类数据分为4组,即每组6位。再以各组的之最高位前补两个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。当所设编码的数码的字节数不是3底整倍数,也就是说在划分组时末一组不敷3只字节。这时在最后一组填充1到2个0字节。并以最终编码完成后在终极添加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、再获得二前行制值A(01000001)B(01000010)C(01000011);

3、然后拿这三只字节的二进制码接起来(010000010100001001000011);

4、
再因为6位吗单位分为4只数据块,并于最高位填充两独0后形成4个字节的编码后底价,(00010000)(00010100)(00001001)(00000011),其中加色部分也真正数据;

5、再将这四单字节数据转发成为10迈入制数得(16)(20)(9)(3);

6、最后根据BASE64给出之64只主导字符表,查出对应的ASCII码字符(Q)(U)(J)(D),这里的价值实际就是是多少在字符表中的目。

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多少形式把字节数组重新整理成多少。

Base64很直观的目的就是是为二进制文件转发为64只主导的ASCII码字符。

加密算法常见的有ECB模式以及CBC模式:
首先种电子密本方式(ECB) 
     
ECB模式:电子密本方式,就是用数据论8只字节一段落展开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只字节(注意:这里就是干到多少补位了)进行测算,之后仍顺序以计所得之多少连在一起即可,各段数据中互不影响。将公开分成n个64较只有分组,如果公开长度不是64比单的倍数,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进行加密,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.
次种密文分组链接方式(CBC)  

AES

系统啊并没直接提供诸如DES、AES的API,但是提供了加密解密之相关操作CommonCrypto,DES或者AES的兑现,需要我们温馨包装一下。

加密大凡由于算法/模式/填充结的,算法是DES,AES等,
模式是EBC,CBC等,iOS和Android的填是不一致的:

mac支持:

NoPadding (NoPadding就是匪填充,相当给由定义填充)

PKCS7Padding

而java支持:

NoPadding

ISO10126Padding

OAEPPadding, OAEPWith<digest>And<mgf>Padding

PKCS1Padding

PKCS5Padding

SSL3Padding

搭下去我们引入一些背景知识:

当密码学中,分组加密(Block
cipher,又如分块加密),是同一栽对称密钥算法。它以公开分成多独相当丰富之模块(block),使用规定的算法和针对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作为美国政府裁定的业内加密算法,应用领域从电子邮件加密至银行交易转帐,非常广阔。

密码学中的工作模式:

极端早出现的工作模式,ECB,CBC,OFB和CFB可以追溯到1981年。2001年,NIST修订了该原先发布之办事模式工作列表,加入了AES,并加入了CTR模式。最后,在2010年1月,NIST加入了XTS-AES,而其他的可信模式并从未也NIST所认证。例如CTS是一模一样栽密文窃取之模式,许多泛的密码学运行库提供了这种模式。

密码学中,块密码的行事模式允许用与一个片密码密钥对多于一块的数码开展加密,并保管其安全性。块密码自身只能加密长度等密码片长的单块数据,若要加密变长数据,则数必须先给剪切也部分独门的密码块。通常而言,最后一片数据吧用运用合适填充方式用数据扩展及可密码片大小的尺寸。一种工作模式描述了加密每一样数据块的经过,并不时使用基于一个一般号称初始化向量的增大输入值为进行随机化,以管教安全。

初始化向量

初始化向量(IV,Initialization
Vector)是累累干活模式面临用来随机化加密的如出一辙片数据,因此可以由同样之公然,相同之密钥产生不同的密文,而不论需另行发密钥,避免了寻常相当复杂的立刻同进程。

初始化向量与密钥相比发生异的安全性要求,因此IV通常并非保密,然而当大多数气象遇,不应有以采取同一密钥的情况下零星糟使用和一个IV。对于CBC和CFB,重用IV会导致泄露明文首独片的一些信息,亦包括个别个不同消息备受一律的前缀。对于OFB和CTR而言,重用IV会导致了失去安全性。另外,在CBC模式中,IV在加密不时须是无法预计的;特别的,在很多贯彻着以的发IV的点子,例如SSL2.0施用的,即采用上一个音讯的终极一片密文作为下一个消息之IV,是无安全的。

瞩目:ECB模式不欲初始化向量,之所以提一句,是因自用底ECB模式。

填充

片密码只能针对规定长度的数据块进行处理,而信息之长度一般是可变的。因此片模式(即ECB和CBC)需要最后一片当加密前进行填空。有数种填充方法,其中最为简易的同等种植是在平文的最终填充空字符以使其尺寸为片长的整数倍增,但不能不保证得过来平文的固有长度;例如,若平文是C语言风格的字符串,则止来失误尾会有空字符。稍微复杂一点之主意则是老之DES使用的法门,即于数额后补充加一个1位,再上加足够的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。最复杂的虽是对CBC的措施,例如密文窃取,残块终结等,不会见产生额外的密文,但会追加有复杂度。布鲁斯·施奈尔以及尼尔斯·弗格森提出了片栽简单的可能性:添加一个价值吗128之字节(十六进制的80),再因0字节填写满最后一个片;或于终极一个块填充n个值均为n的字节。

CFB,OFB和CTR模式不待对长不呢密码片大小整数加倍的信进行专门之处理。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(可能是休完整的)与密钥流块的面前几只字节异或后,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地,也足以利用在为流动式传输数据而非便于进行填的场所。

留意:ECB模式是用填写的。

ECB:
不过简单易行的加密模式就是为电子密码本(Electronic
codebook,ECB)模式。需要加密的信息据块密码的片大小为分成数个片,并针对性每个片进行单独加密。

ECB加密

ECB解密

照办法的瑕疵在于同的平文块会让加密成相同的密文块;因此,它不克大好之隐身数据模式。在少数场合,这种方式无能够提供严格的多少保密性,因此并无推荐用于密码协议中。下面的例证显示了ECB在密文中展示平文的模式之档次:该图像的一个位图版本(上图)通过ECB模式也许会见为加密成中图,而非ECB模式通常会以那个加密成极下图。

原图

运用ECB模式加密

供了伪随机性的非ECB模式

原图是利用CBC,CTR或外其它的重安全之模式加密最下图或发生的结果——与随机噪声无异。注意最下图看起的随机性并无能够代表图像已经于安全之加密;许多不安全的加密法也可能发这种“随机的”输出。

ECB模式也会见造成使用其的协议不可知提供数据完整性保护,易受到重放攻击的影响,因此每个片是以完全相同的方解密之。例如,“梦幻的星在线:蓝色脉冲”在线电子游戏使用ECB模式的Blowfish密码。在密钥交换系统受破解而有重复简便易行的破解方式前,作弊者重复通过发送加密的“杀死怪物”消息包以伪的高速增加阅历值。

其他模式于这个即无进行了,详情请转片密码的干活模式
,进一步询问CBC、CFB、OFB、CTR等模式。

管最好紧要的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填充是勿雷同的,那怎么惩罚?据说,PKCS7Padding是兼容PKCS5Padding的,我以跟安卓同测试着,确实没有问题。

将自身于是的AES加密摘出来吧:

我之所以底是一个NSData类目NSData+AES,密钥是128号之,即16只字节大红鹰葡京会,加密解密方法的贯彻如下(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在加密前跟事先一组密文按位模二加后,再送及DES加密,CBC方式克服了ECB方式报内组重的缺点,但出于明文组加密前同平组密文有关,因此前一组密文的左会传及下一样组。
这是.NET封装的DES算法的默认模式,它比费心,加密步骤如下:

1、首先将数据据8独字节一组进行分组得到D1D2……Dn(若数据未是8之整数倍,就干到数量补位了)

2、第一组数据D1与向量I异或后的结果进行DES加密得到第一组密文C1(注意:这里产生于量I的传道,ECB模式下没利用于量I)

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

4、之后的数量以此类推,得到Cn

5、按顺序并为C1C2C3……Cn即为加密结果。

老三种植密文反馈方式(CFB),可用来序列密码
   明文X=(x0,x1,……,xn-1),其中xi由t个比特组成0  
第四种输出反馈方式(OFB),可用以序列密码
  
与CFB唯一不同之凡OFB是直取DES输出的t个比特,而不是取密文的t个比特,其余都与CFB相同。但其抱之是DES的出口,所以它们克服了CFB的密文错误传播的先天不足

数码补位一般生NoPadding和PKCS7Padding(Java中是PKCS5Padding)填充方式,PKCS7Padding和PKCS5Padding实际只是说道不均等,根据有关材料说明:PKCS5Padding明确定义了加密片是8字节,PKCS7Padding加密快好是1-255中间。但是封装的DES算法默认都是8字节,所以可以当他俩相同。数据补位实际是在数量不满8字节的倍数,才上及8字节之翻番的填充过程。

NoPadding填充方式:算法本身不填充,比如.NET的padding提供了发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;如果r等于0,则上8独字节8.比如:

加密字符串为呢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加密解密之包裹接口,它提供了如下的4独点子:

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好像库封装情况,加解密需要传入一个Key和IV向量。而且Key必须也8字节的数据,否则会直接丢弃大出,当以ECB模式下,不管传入什么IV向量,加密结果尚且一模一样。

 

每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#
    加密的数额(DES)
  • Applied Crypto++: Block
    Ciphers 

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