五、Figure 1. DES加密解密过程
上图是整个DES和TripleDES算法的加密解密过程,下面以TripleDES为例,结合dotnet分析加密解密的各个步骤,并给出相关实现代码。
1、 生成key和IV
System.Security.Cryptography. TripleDESCryptoServiceProvider类是dotnet中实现TripleDES算法的主要的类。
TripleDESCryptoServiceProvider类只有一个构造方法TripleDESCryptoServiceProvider(),这个方法把一些属性初始化:
KeySize(加密密钥长度,以位为单位)= 192(24字节)
BlockSize(加密处理的数据块大小,以位为单位)= 64(8字节)
FeedbackSize(加密数据块后返回的数据大小,以位为单位)= 64(8字节)
TripleDESCryptoServiceProvider构造方法同时会初始化一组随机的key和IV。
默认的TripleDESCryptoServiceProvider的key为24字节,IV为8字节,加密数据块为8字节。
生成key和IV的代码很简单:
byte[] keyArray = tDESalg.Key;
byte[] IVArray = tDESalg.IV;
生成的key和IV在加密过程和解密过程都要使用。
2、 字符串明文转成某一代码页对应的编码字节流
待加密的数据可能有两种形式,一种是二进制的数据,本身就是一组字节流,这样的数据可以跳过这一步,直接进入加密步骤。还有一种情况是字符串数据,字符串中同样的字符使用不同的代码页会生成不同的字节码,所以从字符串到字节流的转换是需要指定使用何种编码的。在解密之后,要从字节流转换到字符串就要使用相同的代码页解码,否则就会出现乱码。
string plainTextString = "Here is some data to encrypt. 这里是一些要加密的数据。";
// 使用utf-8编码(也可以使用其它的编码)
Encoding sEncoding = Encoding.GetEncoding("utf-8");
// 把字符串明文转换成utf-8编码的字节流
byte[] plainTextArray = sEncoding.GetBytes(plainTextString);
3、 加密操作
加密的原料是明文字节流,TripleDES算法对字节流进行加密,返回的是加密后的字节流。同时要给定加密使用的key和IV。
byte[] plainTextArray = sEncoding.GetBytes(plainTextString);
public static byte[] EncryptString(byte[] plainTextArray, byte[] Key, byte[] IV)
{
// 建立一个MemoryStream,这里面存放加密后的数据流
MemoryStream mStream = new MemoryStream();
// 使用MemoryStream 和key、IV新建一个CryptoStream 对象
CryptoStream cStream = new CryptoStream(mStream,
new TripleDESCryptoServiceProvider().CreateEncryptor(Key, IV),
CryptoStreamMode.Write);
// 将加密后的字节流写入到MemoryStream
cStream.Write(plainTextArray, 0, plainTextArray.Length);
//把缓冲区中的最后状态更新到MemoryStream,并清除cStream的缓存区
cStream.FlushFinalBlock();
// 把解密后的数据流转成字节流
byte[] ret = mStream.ToArray();
// 关闭两个streams.
cStream.Close();
mStream.Close();
return ret;
}