DES加密在Java中应用之简明教程

引言

文本将介绍如何在Java中使用DES加密算法，进行文件和字符流信息的加密和解密过程。

DES算法在Java中的使用示例

DES算法

DES全称为Data Encryption Standard，即数据加密标准，是一种使用密钥加密的块算法，1977年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准（FIPS），并授权在非密级政府通信中使用，随后该算法在国际上广泛流传开来。需要注意的是，在某些文献中，作为算法的DES称为数据加密算法（Data Encryption Algorithm,DEA），已与作为标准的DES区分开来。

DES算法目前来说，还是应用非常广泛的，用来作为对称加密的常用方法。

依赖类库

import java.nio.charset.Charset;

import java.security.NoSuchAlgorithmException;

import java.security.SecureRandom;

import javax.crypto.Cipher;

import javax.crypto.KeyGenerator;

import javax.crypto.SecretKey;

这里罗列了在DES加密解密中常用到的类库依赖。

在代码中使用的常量信息如下：

public static final Charset UTF8 = Charset.forName("UTF-8");

public static final String DES_ALGORITHM = "DES";

加密方法

一般来说，加解密的方法由加密和解密两个步骤组成。 首先来看一下加密的方法定义：

public static byte[] encrypt(byte[] data, byte[] key) throws Exception {

SecretKey secretKey = generateSecretKey(key);

Cipher cipher = Cipher.getInstance(DES_ALGORITHM);

cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);

return cipher.doFinal(data);

}

入口参数为，两个字节数组，输出也是字节数组。

解密方法的定义如下：

public static byte[] decrypt(byte[] data, byte[] key) throws Exception {

SecretKey secretKey = generateSecretKey(key);

Cipher cipher = Cipher.getInstance(DES_ALGORITHM);

cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);

return cipher.doFinal(data);

}

输入输出类似于解密的方法，key表示秘钥信息，data是实际使用的数据信息。

其中依赖的方法generateSecretKey主要是将key转换为SecretKey， 具体的定义如下：

private static SecretKey generateSecretKey(byte[] key) throws NoSuchAlgorithmException {

SecureRandom secureRandom = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");

secureRandom.setSeed(key);

KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance(DES_ALGORITHM);

kg.init(secureRandom);

return kg.generateKey();

}

加密和解密的拓展方法

在之前的内容中定义了加密和解密的方法，但是这些方法只是支持字节数组为参数输入；在实际的项目中，方法的入口参数可能是比较多的，所以这里针对这些方法做了一些扩展，主要是支持String类型作为入口参数，其余类型的入口参数，大家可以酌情添加：

加密的拓展方法定义：

public static byte[] encrypt(String data, String key) throws Exception {

return encrypt(data.getBytes(UTF8), key.getBytes(UTF8));

}

public static byte[] encrypt(String data, byte[] key) throws Exception {

return encrypt(data.getBytes(UTF8), key);

}

public static byte[] encrypt(byte[] data, String key) throws Exception {

return encrypt(data, key.getBytes(UTF8));

}

解密的拓展方法定义：

public static byte[] decrypt(String data, String key) throws Exception {

return decrypt(data.getBytes(UTF8), key.getBytes(UTF8));

}

public static byte[] decrypt(String data, byte[] key) throws Exception {

return decrypt(data.getBytes(UTF8), key);

}

public static byte[] decrypt(byte[] data, String key) throws Exception {

return decrypt(data, key.getBytes(UTF8));

}

测试用例

这里基于JUnit定义了一个测试用例，用以加密和解密一张图片文件，并将文件写入到本地的文件系统之中，具体的文件名称大家可以自行酌情修改，具体的代码定义如下：

import java.io.File;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import org.junit.After;

import org.junit.Before;

import org.junit.Test;

import org.springframework.core.io.DefaultResourceLoader;

import org.springframework.core.io.ResourceLoader;

public class DESUtilTest {

ResourceLoader loader = new DefaultResourceLoader();

@Before

public void setUp() throws Exception {

}

@After

public void tearDown() throws Exception {

}

@Test

public void test() throws Exception {

// 图片源文件

File imageFile = loader.getResource("classpath:images/spring.jpg").getFile();

byte[] bytes = FileUtils.readFileToByteArray(imageFile);

String key = "no bodyre about this";

System.out.println("original file size:" + bytes.length);

for (int i=0;i<2; i++) {

long startTime = System.currentTimeMillis();

byte[] encodedBytes = DESUtil.encrypt(bytes, key);

byte[] decodedBytes = DESUtil.decrypt(encodedBytes, key);

System.out.println("Time Consumed:" + (System.currentTimeMillis() - startTime));

System.out.println("Encoded Key:" + encodedBytes.length + " vs DecodedKey:" + decodedBytes.length);

# 图片加密的文件

FileUtils.writeByteArrayToFile(new File("C:\TodolistEncoded.jpg"), encodedBytes);

# 图片解密的文件

FileUtils.writeByteArrayToFile(new File("C:\TodolistDncoded.jpg"), decodedBytes);

}

}

}

这里的ResourceLoader是Spring中提供的用以读取classpath下文件的一个加载器，路径可以使用classpath:开头的任意路径，而无需依赖于本地文件系统的绝对路径，是非常好用的。

大家可以自行运行，并修改上述测试代码。

总结

DES是一种最为简单的对称加密方法， 3DES是其增强版本，这里演示了其使用的方法，加密和解密的代码，以及相关的测试代码。方便大家后续进行参考。

关于我自己

这些技巧和总结都是来自于实际的工作，欢迎大家反馈和提出自己的意见。

文章也会同步发在今日头条的头条号上，搜索 “程序加油站”，就可以找到。