DES加密常用的概念

• 加密模式

  • ECB模式 全稱Electronic Codebook模式，譯為電子密碼本模式
  • CBC模式 全稱Cipher Block Chaining模式，譯為密文分組連結模式
  • CFB模式 全稱Cipher FeedBack模式，譯為密文反饋模式
  • OFB模式 全稱Output Feedback模式，譯為輸出反饋模式。
  • CTR模式 全稱Counter模式，譯為計數器模式。

• 初始向量

  當加密第一個明文分組時，由於不存在 “前一個密文分組”，因此需要事先準備一個長度為一個分組的位元序列來代替 “前一個密文分組”，這個位元序列稱為初始化向量(InitializationVector)，通常縮寫為 IV。

• 填充方式

  當明文長度不為分組長度的整數倍時，需要在最後一個分組中填充一些資料使其湊滿一個分組長度。

  • NoPadding

    API或演算法本身不對資料進行處理，加密資料由加密雙方約定填補演算法。例如若對字串資料進行加解密，可以補充\0或者空格，然後trim

  • PKCS5Padding

    加密前：資料位元組長度對8取餘，餘數為m，若m>0,則補足8-m個位元組，位元組數值為8-m，即差幾個位元組就補幾個位元組，位元組數值即為補充的位元組數，若為0則補充8個位元組的8

    解密後：取最後一個位元組，值為m，則從資料尾部刪除m個位元組，剩餘資料即為加密前的原文。

    加密字串為為AAA，則補位為AAA55555;加密字串為BBBBBB，則補位為BBBBBB22；加密字串為CCCCCCCC，則補位為CCCCCCCC88888888。

  • PKCS7Padding

    PKCS7Padding 的填充方式和PKCS5Padding 填充方式一樣。只是加密塊的位元組數不同。PKCS5Padding明確定義了加密塊是8位元組，PKCS7Padding加密快可以是1-255之間。

實現 DES 加密和解密

採用3DES、CBC模式、pkcs5padding，初始向量用key充當；另外，對於zero padding，還得約定好，對於資料長度剛好是block size的整數倍時，是否需要額外填充。

crypto/des包

Go中crypto/des包實現了 Data Encryption Standard (DES) and the Triple Data Encryption Algorithm (TDEA)。

    func NewCipher(key []byte) (cipher.Block, error)

    func NewTripleDESCipher(key []byte) (cipher.Block, error)

他們都是用來獲得一個cipher.Block。從名字可以很容易知道，DES使用NewCipher，3DES使用NewTripleDESCipher。引數都是金鑰（key）

加密

使用DES加密 （des.NewCipher） ，加密模式為CBC （cipher.NewCBCEncrypter(block, key)），填充方式 PKCS5Padding

func DesEncrypt(origData, key []byte) ([]byte, error) {

    block, err := des.NewCipher(key)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    origData = PKCS5Padding(origData, block.BlockSize())
    blockMode := cipher.NewCBCEncrypter(block, key)
    crypted := make([]byte, len(origData))
    blockMode.CryptBlocks(crypted, origData)
    return crypted, nil
}

解密

func DesDecrypt(crypted, key []byte) ([]byte, error) {
    block, err := des.NewCipher(key)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    blockMode := cipher.NewCBCDecrypter(block, key)
    origData := make([]byte, len(crypted))
    blockMode.CryptBlocks(origData, crypted)
    origData = PKCS5UnPadding(origData)
    return origData, nil
}

des加密的詳細程式碼

package main

import (
    "bytes"
    "crypto/cipher"
    "crypto/des"
    "encoding/base64"
    "fmt"
)

func main() {
    key := []byte("12345678")
    result, err := DesEncrypt([]byte("hello world"), key)
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    fmt.Println(base64.StdEncoding.EncodeToString(result))


    origData, err := DesDecrypt(result, key)
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    fmt.Println(string(origData))
}

func DesEncrypt(origData, key []byte) ([]byte, error) {
    block, err := des.NewCipher(key)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    origData = PKCS5Padding(origData, block.BlockSize())
    blockMode := cipher.NewCBCEncrypter(block, key)
    crypted := make([]byte, len(origData))
    blockMode.CryptBlocks(crypted, origData)
    return crypted, nil
}

func DesDecrypt(crypted, key []byte) ([]byte, error) {
    block, err := des.NewCipher(key)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    blockMode := cipher.NewCBCDecrypter(block, key)
    origData := make([]byte, len(crypted))
    blockMode.CryptBlocks(origData, crypted)
    origData = PKCS5UnPadding(origData)
    return origData, nil
}

func PKCS5Padding(ciphertext []byte, blockSize int) []byte {
    padding := blockSize - len(ciphertext)%blockSize
    padtext := bytes.Repeat([]byte{byte(padding)}, padding)
    return append(ciphertext, padtext...)
}

func PKCS5UnPadding(origData []byte) []byte {
    length := len(origData)
    // 去掉最後一個位元組 unpadding 次
    unpadding := int(origData[length-1])
    return origData[:(length - unpadding)]
}

3DES 加密及解密

加密

對比DES，發現只是換了NewTripleDESCipher。不過，需要注意的是，金鑰長度必須24byte，否則直接返回錯誤。

func TripleDesEncrypt(origData, key []byte) ([]byte, error) {
    block, err := des.NewTripleDESCipher(key)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    origData = PKCS5Padding(origData, block.BlockSize())
    blockMode := cipher.NewCBCEncrypter(block, key[:8])
    crypted := make([]byte, len(origData))
    blockMode.CryptBlocks(crypted, origData)
    return crypted, nil
}

主函式

func main() {
    // 3DES加解密
    key := []byte("123456789012345678901234")
    result, err := TripleDesEncrypt([]byte("hello world"), key)
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    fmt.Println(base64.StdEncoding.EncodeToString(result))
    origData, err := TripleDesDecrypt(result, key)
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    fmt.Println(string(origData))
}

如果我們把主函式中 key 改為25位的 1234567890123456789012345 執行 go run 3des.go，提示出現如下錯誤：

go run 3des.go
panic: crypto/des: invalid key size 25

goroutine 1 [running]:

詳細程式碼

package main

import (
    "bytes"
    "crypto/cipher"
    "crypto/des"
    "encoding/base64"
    "fmt"
)

func main() {
    // 3DES加解密
    key := []byte("123456789012345678901234")
    result, err := TripleDesEncrypt([]byte("hello world"), key)
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    fmt.Println(base64.StdEncoding.EncodeToString(result))
    origData, err := TripleDesDecrypt(result, key)
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    fmt.Println(string(origData))
}


// 3DES加密
func TripleDesEncrypt(origData, key []byte) ([]byte, error) {
    block, err := des.NewTripleDESCipher(key)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    origData = PKCS5Padding(origData, block.BlockSize())
    blockMode := cipher.NewCBCEncrypter(block, key[:8])
    crypted := make([]byte, len(origData))
    blockMode.CryptBlocks(crypted, origData)
    return crypted, nil
}

// 3DES解密
func TripleDesDecrypt(crypted, key []byte) ([]byte, error) {
    block, err := des.NewTripleDESCipher(key)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    blockMode := cipher.NewCBCDecrypter(block, key[:8])
    origData := make([]byte, len(crypted))
    blockMode.CryptBlocks(origData, crypted)
    origData = PKCS5UnPadding(origData)
    return origData, nil
}

func PKCS5Padding(ciphertext []byte, blockSize int) []byte {
    padding := blockSize - len(ciphertext)%blockSize
    padtext := bytes.Repeat([]byte{byte(padding)}, padding)
    return append(ciphertext, padtext...)
}

func PKCS5UnPadding(origData []byte) []byte {
    length := len(origData)
    // 去掉最後一個位元組 unpadding 次
    unpadding := int(origData[length-1])
    return origData[:(length - unpadding)]
}