Java中的3DES

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Java中的3DES

介绍

3DES或三重数据加密算法是一种对称密钥块密码算法，它将DES密码算法对每个数据块应用三次。

在本教程中，我们将学习如何在Java中创建3DES密钥并使用它们对字符串和文件进行加密和解密。

生成密钥

生成3DES密钥需要几个步骤。首先，我们需要生成一个用于加密解密过程的密钥。在我们的案例中，我们将使用一个由随机数字和字母构成的24字节密钥：

byte[] secretKey = "9mng65v8jf4lxn93nabf981m".getBytes();

注意，密钥不应该公开共享。

现在，我们将密钥包装在_SecretKeySpec_中，并结合选择的算法：

SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(secretKey, "TripleDES");

在我们的案例中，我们使用的是_TripleDES_，这是Java安全标准算法之一。

我们事先应该生成的另一个项目是密钥的初始化向量。我们将使用一个8字节的随机数字和字母数组：

byte[] iv = "a76nb5h9".getBytes();

然后，我们将它包装在_IvParameterSpec_类中：

IvParameterSpec ivSpec = new IvParameterSpec(iv);

加密字符串

现在我们准备加密简单的字符串值。让我们首先定义一个我们要处理的字符串：

String secretMessage = "Baeldung secret message";

接下来，我们需要一个初始化为加密模式、密钥和我们之前生成的初始化向量的_Cipher_对象：

Cipher encryptCipher = Cipher.getInstance("TripleDES/CBC/PKCS5Padding");
encryptCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec, ivSpec);

注意，我们使用的是带有CBC和PKCS#5填充方案的_TripleDES_算法。

使用_Cipher_，我们可以运行_doFinal_方法来加密我们的消息。注意，它只适用于字节数组，所以我们需要先将我们的字符串转换：

byte[] secretMessagesBytes = secretMessage.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
byte[] encryptedMessageBytes = encryptCipher.doFinal(secretMessagesBytes);

现在，我们的消息已成功加密。如果我们想将其存储在数据库中或通过REST API发送，使用Base64字母编码将更方便：

String encodedMessage = Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedMessageBytes);

Base64编码使消息更易读且更易于使用。

解密字符串

现在，让我们看看如何逆转加密过程并将消息解密回其原始形式。为此，我们需要一个新的_Cipher_实例，但这次，我们将在解密模式下初始化它：

Cipher decryptCipher = Cipher.getInstance("TripleDES/CBC/PKCS5Padding");
decryptCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec, ivSpec);

接下来，我们运行_doFinal_方法：

byte[] decryptedMessageBytes = decryptCipher.doFinal(encryptedMessageBytes);

现在，我们将结果解码为字符串变量：

String decryptedMessage = new String(decryptedMessageBytes, StandardCharsets.UTF_8);

最后，我们可以通过与初始值比较来验证结果，以确保解密过程正确执行：

Assertions.assertEquals(secretMessage, decryptedMessage);

处理文件

我们也可以加密整个文件。例如，让我们创建一个包含一些文本内容的临时文件：

String originalContent = "Secret Baeldung message";
Path tempFile = Files.createTempFile("temp", "txt");
writeString(tempFile, originalContent);

接下来，让我们将其内容转换为一个单一的字节数组：

byte[] fileBytes = Files.readAllBytes(tempFile);

现在，我们可以像处理字符串一样使用加密密钥：

Cipher encryptCipher = Cipher.getInstance("TripleDES/CBC/PKCS5Padding");
encryptCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec, ivSpec);
byte[] encryptedFileBytes = encryptCipher.doFinal(fileBytes);

最后，让我们用新的加密数据覆盖文件内容：

try (FileOutputStream stream = new FileOutputStream(tempFile.toFile())) {
    stream.write(encryptedFileBytes);
}

解密过程看起来非常相似。唯一的区别是初始化为解密模式的密码：

encryptedFileBytes = Files.readAllBytes(tempFile);
Cipher decryptCipher = Cipher.getInstance("TripleDES/CBC/PKCS5Padding");
decryptCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec, ivSpec);
byte[] decryptedFileBytes = decryptCipher.doFinal(encryptedFileBytes);

再次，让我们用解密后的数据覆盖文件内容：

try (FileOutputStream stream = new FileOutputStream(tempFile.toFile())) {
    stream.write(decryptedFileBytes);
}

作为最后一步，我们可以验证文件内容是否与原始值匹配：

String fileContent = readString(tempFile);
Assertions.assertEquals(originalContent, fileContent);

总结

在本文中，我们学习了如何在Java中创建3DES密钥以及如何使用它来加密和解密字符串和文件。

如常，所有源代码都可以在GitHub上找到。