实战篇-OpenSSL之TripleDES加密算法-ECB模式
- 一、TripleDES简介
- 二、ECB模式
- 1、命令行操作
- 2、函数说明
- 3、编程实现
- （1）特别注意
- （2）实现ECB模式加解密
- （3）测试代码
一、TripleDES简介
3DES又称Triple DES，是DES加密算法的一种模式，它使用2条不同的56位的密钥对数据进行三次加密。
数据加密标准（DES）是美国的一种由来已久的加密标准，它使用对称密钥加密法，并于1981年被ANSI组织规范为ANSI X.3.92。
DES使用56位密钥和密码块的方法，而在密码块的方法中，文本被分成64位大小的文本块然后再进行加密。比起最初的DES，3DES更为安全。
3DES（即Triple DES）是DES向AES过渡的加密算法，它使用3条56位的密钥对数据进行三次加密。是DES的一个更安全的变形。
它以DES为基本模块，通过组合分组方法设计出分组加密算法。比起最初的DES，3DES更为安全。
Triple DES属于对称加密算法，加解密使用同一个秘钥。
对称加密算法，一般有至少4种模式，即ECB、CBC、CFB、OFB等。
具体的加密原理，就不进行介绍了，本文主要从使用角度，进行说明。
以下命令行和编程实现，均基于OpenSSL开源库。在命令行中，我们可以使用命令实现对文件加解密，以验证我们的编程实现，是否正确。
二、ECB模式
电子密码本模式 Electronic Code Book(ECB)。这种模式是最早采用和最简单的模式，它将加密的数据分成若干组，每组的大小跟加密 密钥长度相同，然后每组都用相同的密钥进行加密。
1、命令行操作
使用des-ede3-ecb对hello.txt加密，密钥为8cc72b05705d5c46f412af8cbed55aad8cc72b05705d5c46，密文为hello.en。
openssl enc -e -des-ede3-ecb -in hello.txt -out hello.en -K 8cc72b05705d5c46f412af8cbed55aad8cc72b05705d5c46使用des-ede3-ecb对hello.en解密，密钥为8cc72b05705d5c46f412af8cbed55aad8cc72b05705d5c46，解密后的文件为hello.de。
openssl enc -d -des-ede3-ecb -in hello.en -out hello.de -K 8cc72b05705d5c46f412af8cbed55aad8cc72b05705d5c462、函数说明
ECB模式加密/解密：
void DES_ecb3_encrypt(const_DES_cblock *input, DES_cblock *output,
DES_key_schedule *ks1, DES_key_schedule *ks2,
DES_key_schedule *ks3, int enc);参数名称 | 含义 |
input | 输入数据，长度固定为8字节 |
output | 输出数据，长度与输入数据一致，固定为8字节。 |
ks1 | 使用DES_set_key_unchecked生成的Key |
ks2 | 使用DES_set_key_unchecked生成的Key |
ks3 | 使用DES_set_key_unchecked生成的Key |
enc | DES_ENCRYPT代表加密， DES_DECRYPT代表解密 |
3、编程实现
（1）特别注意
由于ECB模式，每次只能处理一个块的数据，即8字节，所以如果需要处理任意长度的数据，那么需要在原始数据末尾，先进行填充，使得数据长度为8的整数倍，随后再分块进行加密。解密时，也需要分块解密，最后将解密后的数据，进行取消填充。
故，建议将输入数据进行PKCS7填充后，再进行加密，以便解密时，正确还原明文数据。关于PKCS7填充，可参考《实战篇-OpenSSL之AES加密算法-ECB模式》中有介绍。
（2）实现ECB模式加解密
下面，函数已经封装完毕，如下：
/**
* @brief TripleDES::ecb_encrypt
* ECB模式加解密，支持对任意长度明文进行加解密。
* @param in 输入数据
* @param out 输出结果
* @param key 密钥，长度必须是24字节，否则加密失败
* @param enc true-加密，false-解密
*/
void TripleDES::ecb_encrypt(const QByteArray &in, QByteArray &out, const QByteArray &key, bool enc)
{
// 检查密钥合法性(只能是24字节)
Q_ASSERT(key.size() == 24);
// 设置key
DES_key_schedule sch1, sch2, sch3;
setKey(key, sch1, sch2, sch3);
// 进行加解密
if (enc)
{
// 进行PKCS7Padding填充
QByteArray inTemp = Padding::PKCS7Padding(in, DES_BLOCK_SIZE);
// 执行加密
out.resize(inTemp.size()); // 调整输出buf大小
for (int i = 0; i < inTemp.size() / DES_BLOCK_SIZE; i++)
{
DES_ecb3_encrypt((const_DES_cblock*)(inTemp.constData() + i * DES_BLOCK_SIZE),
(DES_cblock *)(out.data() + i * DES_BLOCK_SIZE),
&sch1, &sch2, &sch3, DES_ENCRYPT);
}
}
else
{
// 执行解密
out.resize(in.size()); // 调整输出buf大小
for (int i = 0; i < in.size() / DES_BLOCK_SIZE; i++)
{
DES_ecb3_encrypt((const_DES_cblock*)(in.constData() + i * DES_BLOCK_SIZE),
(DES_cblock *)(out.data() + i * DES_BLOCK_SIZE),
&sch1, &sch2, &sch3, DES_DECRYPT);
}
// 解除PKCS7Padding填充
out = Padding::PKCS7UnPadding(out);
}
}加密过程：
- 生成key
- 进行PKCS7Padding填充
- 执行加密
解密过程：
- 生成key
- 执行解密
- 去除PKCS7Padding填充
经测试，本函数支持对任意长度输入数据进行加解密。
（3）测试代码
void createTestData(QByteArray& data, int size)
{
data.resize(size);
for (int i = 0; i < size; i++)
{
data[i] = i % 128;
}
}
void testTripleDES(const QByteArray& data)
{
QByteArray plainText = data;
QByteArray encryptText;
QByteArray decryptText;
QByteArray key = QByteArray::fromHex("8cc72b05705d5c46f412af8cbed55aad8cc72b05705d5c46");
QByteArray ivec = QByteArray::fromHex("667b02a85c61c786");
// TripleDES ecb模式加密验证
TripleDES tripleDES;
tripleDES.ecb_encrypt(plainText, encryptText, key, true); // 加密
tripleDES.ecb_encrypt(encryptText, decryptText, key, false); // 解密
qDebug() << "TripleDES ecb encrypt verify" << ((decryptText == plainText) ? "succeeded" : "failed");
}
int main(int argc, char *argv[])
{
QCoreApplication a(argc, argv);
// 产生1MB+3B的测试数据，为了使该测试数据长度，不为8或16的整数倍
QByteArray data;
createTestData(data, 1*1024*1024+3);
// 测试TripleDES
testTripleDES(data);
return a.exec();
}执行结果：
