DES 对称加密算法详解
DES（Data Encryption Standard，数据加密标准）是一种经典的对称加密算法，尽管已逐渐被安全性更高的 AES 取代，但作为对称加密的重要里程碑，其设计思想对理解加密算法具有重要意义。
DES 的核心特性
- 对称加密：加密和解密使用相同的密钥，密钥长度固定为56 位（实际存储为 64 位，含 8 位奇偶校验位）。
- 分组加密：将明文按 64 位分组，逐组加密，最后一组不足 64 位时需填充。
- 安全性：由于密钥长度较短（56 位），在现代计算能力下可被暴力破解，安全性已不足，但仍在部分 legacy 系统中使用。
- 工作模式：支持 ECB、CBC、CFB 等多种分组加密模式（示例代码中未指定，默认使用 ECB 模式，安全性较低）。
DES 加密与解密流程解析
1. 加密过程（核心代码解析）
步骤 1：初始化随机数生成器
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| SecureRandom sr = new SecureRandom();
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SecureRandom用于生成加密过程中所需的随机数，确保加密的随机性（尽管 DES 的安全性主要依赖密钥）。
步骤 2：处理密钥
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| DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key);
SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
SecretKey securekey = keyFactory.generateSecret(dks);
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DESKeySpec：验证密钥合法性（必须为 8 字节，对应 56 位有效密钥）。SecretKeyFactory：将原始密钥转换为 DES 算法可识别的SecretKey对象。
步骤 3：初始化加密器
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| Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, securekey, sr);
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Cipher.getInstance("DES")：默认使用DES/ECB/PKCS5Padding模式（ECB 模式不推荐，因相同明文分组会生成相同密文）。init方法：传入加密模式、密钥和随机数生成器。
步骤 4：执行加密
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| return cipher.doFinal(src);
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doFinal方法完成实际加密操作，返回加密后的字节数组。
2. 解密过程（核心代码解析）
解密流程与加密类似，仅初始化模式不同：
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| Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, securekey, sr);
return cipher.doFinal(src);
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- 需使用与加密相同的密钥，否则无法正确解密。
- 解密时的
SecureRandom参数不影响结果（随机数仅在加密初始化时影响）。
DES 的局限性与替代方案
局限性
- 密钥长度短：56 位密钥可被现代计算机暴力破解（2^56 种可能，约 7.2×10^16，通过分布式计算可在短时间内破解）。
- ECB 模式不安全：默认的 ECB 模式不使用初始化向量（IV），相同明文分组加密后密文相同，易被攻击。
- 分组大小固定：64 位分组在处理长数据时效率较低，且存在安全性隐患。
替代方案
- 3DES：通过三次 DES 加密提升安全性（使用 3 个 56 位密钥，等效 112 位或 168 位密钥），但效率较低。
- AES：目前的首选对称加密算法，支持 128/192/256 位密钥，安全性和效率均远超 DES。
完整示例：DES 加密解密工具类
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| import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.DESKeySpec;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
import java.util.Base64;
public class DESUtils {
private static final String DES = "DES";
public static String encrypt(byte[] src, byte[] key) throws Exception {
SecureRandom sr = new SecureRandom();
DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key);
SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(DES);
SecretKey securekey = keyFactory.generateSecret(dks);
Cipher cipher = Cipher.getInstance(DES);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, securekey, sr);
byte[] encrypted = cipher.doFinal(src);
return Base64.getEncoder().encodeToString(encrypted);
}
public static String decrypt(String encryptedBase64, byte[] key) throws Exception {
byte[] src = Base64.getDecoder().decode(encryptedBase64);
SecureRandom sr = new SecureRandom();
DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key);
SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(DES);
SecretKey securekey = keyFactory.generateSecret(dks);
Cipher cipher = Cipher.getInstance(DES);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, securekey, sr);
byte[] decrypted = cipher.doFinal(src);
return new String(decrypted);
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
String plaintext = "Hello, DES!";
byte[] key = "12345678".getBytes();
String encrypted = encrypt(plaintext.getBytes(), key);
System.out.println("加密后：" + encrypted);
String decrypted = decrypt(encrypted, key);
System.out.println("解密后：" + decrypted);
}
}
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