手把手教你用Java实现DES加密与解密（附完整示例）

admin 2025-07-01 阅读:34 评论:0

在当今信息安全至关重要的时代，数据加密技术成为保护敏感信息的第一道防线。DES（Data Encryption Standard）作为对称加密算法的经典代表，虽然已被AES取代，但在某些遗留系统和学习场景中仍具重要价值。本文将深入探讨如何在...

在当今信息安全至关重要的时代，数据加密技术成为保护敏感信息的第一道防线。DES（Data Encryption Standard）作为对称加密算法的经典代表，虽然已被AES取代，但在某些遗留系统和学习场景中仍具重要价值。本文将深入探讨如何在Java中实现DES加密与解密，并提供完整的实战代码示例。

一、DES算法基础原理

DES是一种分组对称加密算法，由IBM于1975年开发，1977年被美国国家标准局采纳为联邦标准。其核心特点包括：

对称加密：加密和解密使用相同密钥
分组加密：每次处理64位(8字节)数据块
56位有效密钥长度（总长64位，含8位奇偶校验）
16轮Feistel网络结构

虽然DES现在被认为安全性不足（主要因为密钥长度较短），但理解其实现原理对学习现代加密技术仍有重要意义。

二、Java加密体系架构

Java通过JCA(Java Cryptography Architecture)提供加密服务支持。核心类位于javax.crypto包中：

Cipher：加密操作核心类
SecretKey：对称密钥接口
KeyGenerator：密钥生成器
IvParameterSpec：初始化向量参数

Java标准库默认支持DES算法，但受美国出口限制，密钥长度有限制，可通过安装"Unlimited Strength Jurisdiction Policy Files"解除限制。

三、DES加密实现完整代码

以下是完整的DES加密实现示例，包含异常处理和注释说明：

import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.DESKeySpec;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
import java.util.Base64;

public class DESUtil {

    /**
     * 生成DES密钥
     * @return 返回Base64编码的密钥字符串
     */
    public static String generateKey() throws NoSuchAlgorithmException {
        KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("DES");
        SecretKey secretKey = keyGen.generateKey();
        return Base64.getEncoder().encodeToString(secretKey.getEncoded());
    }

    /**
     * DES加密
     * @param data 待加密数据
     * @param key Base64编码的密钥
     * @return Base64编码的加密结果
     */
    public static String encrypt(String data, String key) 
            throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, 
                   InvalidKeySpecException, NoSuchPaddingException, 
                   IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {

        // 转换密钥
        DESKeySpec desKeySpec = new DESKeySpec(Base64.getDecoder().decode(key));
        SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
        SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(desKeySpec);

        // 加密
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
        byte[] encryptedData = cipher.doFinal(data.getBytes());

        return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedData);
    }

    /**
     * DES解密
     * @param encryptedData Base64编码的加密数据
     * @param key Base64编码的密钥
     * @return 解密后的原始字符串
     */
    public static String decrypt(String encryptedData, String key) 
            throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, 
                   InvalidKeySpecException, NoSuchPaddingException, 
                   IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {

        // 转换密钥
        DESKeySpec desKeySpec = new DESKeySpec(Base64.getDecoder().decode(key));
        SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
        SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(desKeySpec);

        // 解密
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
        byte[] decryptedData = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedData));

        return new String(decryptedData);
    }
}

四、DES使用模式与填充方案

Java支持多种DES工作模式和填充方案，通过Cipher.getInstance()方法指定：

工作模式：
ECB（电子密码本模式）：简单但不安全
CBC（密码分组链接模式）：需要初始化向量(IV)
CFB/OFB/CTR等流加密模式
填充方案：
PKCS5Padding：最常用
NoPadding：需要手动填充

推荐使用"DES/CBC/PKCS5Padding"组合，比ECB模式更安全。

五、安全性增强实践

密钥管理：
不要硬编码密钥
使用密钥管理系统
定期更换密钥
使用更安全的3DES：
java Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede/CBC/PKCS5Padding");
迁移到AES：
java Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");