常用加密算法–对称加密算法

1、DES(Data Encryption Standard）

 DES是1977年美国联邦信息处理标准（FIPS）中所采用的一种对称密码（FIPS46.3）。DES一直以来被美国以及其他国家的政府和银行等广泛使用。然而，随着计算机的进步，现在DES已经能够被暴力激活成功教程，强度大不如前了 

• 1997年的DES Challenge1中用了96天破译密钥
• 1998年的DES ChallengeIl-I中用了41天破译密钥
• 1998年的DES ChallengeII-2中用了56小时破译密钥
• 1999年的DES ChallengeIll中只用了22小时15分钟破译密钥
  由于DES的密文可以在短时间内被破译，因此除了用它来解密以前的密文以外，现在基本不应该再使用DES了
  加密和解密
  

  
  
  
  DES是一种将64比特的明文加密成64比特的密文的对称密码算法，它的密钥长度是56比特。尽管从规格上来说，DES的密钥长度是64比特，但由于每隔7比特会设置一个用于错误检查的比特，因此实质上其密钥长度是56比特。

DES是以64比特的明文（比特序列）为一个单位来进行加密的，这个64比特的单位称为分组。一般来说，以分组为单位进行处理的密码算法称为分组密码（blockcipher），DES就是分组密码的一种。

DES每次只能加密64比特的数据，如果要加密的明文比较长，就需要对DES加密进行迭代（反复），而迭代的具体方式就称为模式（mode）。

• DES的加密与解密 – 图例

代码示例

package main import ( "bytes" "crypto/cipher" "crypto/des" "errors" "fmt" ) //加密 func desCbcEncrypt(key, plinText []byte) ([]byte, error) { 
    fmt.Printf("开始加密明文：%s\n", plinText) block, err := des.NewCipher(key) if err != nil { 
    fmt.Println("NewCipher err:", err) return nil, err } iv := bytes.Repeat([]byte("1"), block.BlockSize()) //加密之前调用填充函数 plinText, err = paddingNumber(plinText, block.BlockSize()) if err != nil { 
    fmt.Println("paddingNumber err :", err) return nil, err } blockMode := cipher.NewCBCEncrypter(block, iv) fmt.Println("iv:", iv) fmt.Println("block.Size", block.BlockSize()) buf := make([]byte, len(plinText)) blockMode.CryptBlocks(buf, plinText) return buf, nil } //解密 func desCbcDecrypt(key, ciphertext []byte) ([]byte, error) { 
    fmt.Printf("开始解密 密文：%s\n", ciphertext) block, err := des.NewCipher(key) if err != nil { 
    fmt.Println("NewCipher err:", err) return nil, err } vi := bytes.Repeat([]byte("1"), block.BlockSize()) fmt.Println("vi:", vi) fmt.Println("block.Size", block.BlockSize()) blockMode := cipher.NewCBCDecrypter(block, vi) buf := make([]byte, len(ciphertext)) blockMode.CryptBlocks(buf, ciphertext) //解密后调用去填充函数 buf = unPaddingNumber(buf) return buf, nil } //填充 func paddingNumber(src []byte, blockSize int) ([]byte, error) { 
    fmt.Println("paddingNumber called!!") if src == nil { 
    return nil, errors.New("数据为空") } p := len(src) % blockSize lastData := blockSize - p newSlice := bytes.Repeat([]byte{ 
   byte(lastData)}, lastData) src = append(src, newSlice...) return src, nil } //去填充 func unPaddingNumber(src []byte) []byte { 
    fmt.Println("unPaddingNumber called!") //1. 获取最后一个字符 lastByte := src[len(src)-1] num := int(lastByte) // 2. 截取原文 return src[0 : len(src)-num] } func main() { 
    key := []byte("") plainText := []byte("对称加密算法DES！")//由于使用的CBC密文分组连接模式，需要填充 ciphertext, err := desCbcEncrypt(key, plainText) if err != nil { 
    fmt.Println("desCbcEncrypt err :", err) return } fmt.Printf("加密后数据为%s\n", ciphertext) plainText, err = desCbcDecrypt(key, ciphertext) if err != nil { 
    fmt.Println("desCbcDecrypt err :", err) return } fmt.Printf("解密后数据为%s\n", plainText) } 

运行结果

2、三重DES

三重DES（triple-DES)是为了增加DES的强度，== 将DES重复三次所得到的一种密码算法==，通常缩写3DES

三重DES的加解密机制如图所示： 

• 明文经过三次DES处理才能变成最后的密文，由于DES密钥的长度实质上是56比特，因此三重DES的密钥长度就是56×3=168比特, 加上用于错误检测的标志位8×3, 共192bit。
• 从上图我们可以发现，三重DES并不是进行三次DES加密（加密–>加密–>加密），而是加密–>解密–>加密的过程。在加密算法中加人解密操作让人感觉很不可思议，实际上这个方法是IBM公司设计出来的，目的是为了让三重DES能够兼容普通的DES。
• 当三重DES中所有的密钥都相同时，三重DES也就等同于普通的DES了。这是因为在前两步加密–>解密之后，得到的就是最初的明文。因此，以前用DES加密的密文，就可以通过这种方式用三重DES来进行解密。也就是说，三重DES对DES具备向下兼容性。
• 如果密钥1和密钥3使用相同的密钥，而密钥2使用不同的密钥（也就是只使用两个DES密钥），这种三重DES就称为DES-EDE2。EDE表示的是加密（Encryption) –>解密（Decryption)–>加密（Encryption）这个流程。
• 密钥1、密钥2、密钥3全部使用不同的比特序列的三重DES称为DES-EDE3。
• 尽管三重DES目前还被银行等机构使用，但其处理速度不高，而且在安全性方面也逐渐显现出了一些问题。

AES（Advanced Encryption Standard）

• AES是取代其前任标准（DES）而成为新标准的一种对称密码算法。全世界的企业和密码学家提交了多个对称密码算法作为AES的候选，最终在2000年从这些候选算法中选出了一种名为== Rijndael==的对称密码算法，并将其确定为了AES。
• Rijndael是由比利时密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen设汁的分组密码算法，今后会有越来越多的密码软件支持这种算法。
• Rijndael的分组长度为128比特，密钥长度可以以32比特为单位在128比特到256比特的范围内进行选择（不过在AES的规格中，密钥长度只有128、192和256比特三种 ）。

  AES加密和解密图示

加密

解密

代码示例

package main import ( "bytes" "crypto/aes" "crypto/cipher" "fmt" ) //加密 func aesCtrEncrypt(key []byte, plainText []byte) ([]byte, error) { 
    fmt.Println("开始加密,明文:", string(plainText)) //创建密码接口 block, err := aes.NewCipher(key) if err != nil { 
    fmt.Println("NewCipher err:", err) return nil, err } iv:= bytes.Repeat([]byte("1"), block.BlockSize()) fmt.Println("vi:",iv) fmt.Println("block.Size", block.BlockSize()) s := cipher.NewCTR(block, iv) dst := make([]byte, len(plainText)) s.XORKeyStream(dst, plainText) return dst, nil } //解密 func aesCtrDecrypt(key, cipherText []byte) ([]byte, error) { 
    fmt.Println("开始解密,密文:", string(cipherText)) return aesCtrEncrypt(key, cipherText) } func main() { 
    key := []byte("23456") plainText := []byte("对称加密算法AES") cipherData, err := aesCtrEncrypt(key, plainText) if err != nil { 
    fmt.Println("加密失败") return } fmt.Printf("加密后的数据为, hex :%x\n", cipherData) fmt.Printf("加密后的数据为, string :%s\n", cipherData) plainText, err = aesCtrDecrypt(key, cipherData) if err != nil { 
    fmt.Println("解密失败") return } fmt.Printf("解密后的数据为:%s\n", plainText) } 

运行结果

4、应该选择哪种对称加密

• 最好不要将DES用于新的用途，因为随着计算机技术的进步，现在用暴力激活成功教程法已经能够在现实的时间内完成对DES的破译。但是，在某些情况下也需要保持与旧版本软件的兼容性。
• 出于兼容性的因素三重DES在今后还会使用一段时间，但会逐渐被AES所取代。
• 应该使用的算法是AES（Rijndael），因为它安全、快速，而且能够在各种平台上工作。此外，由于全世界的密码学家都在对AES进行不断的验证，因此即便万一发现它有什么缺陷，也会立刻告知全世界并修复这些缺陷。