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Java DES填充

引言

数据加密标准（Data Encryption Standard，DES）是一种对称密钥加密算法，它使用了称为分组密码的方法。分组密码将明文按照固定长度进行分组，每个分组分别进行加密和解密操作。DES算法使用64位的密钥，结构上分为了初始置换、轮函数、子密钥生成等部分。

在使用DES算法加密数据时，为了满足分组密码的要求，需要对明文进行填充。填充是指将长度不足的明文进行补齐，使其长度达到分组密码的要求。Java提供了丰富的库函数来实现DES填充，开发人员只需要简单地调用这些函数即可完成填充操作。

DES填充算法介绍

DES算法要求明文长度必须是8的倍数，如果明文长度不满足这个要求，就需要进行填充。填充的原则是在明文末尾添加足够的字节，使其长度达到8的倍数。填充字节的值可以是任意的，常见的填充值有0x00、0x80、0xFF等。

根据填充的位置，填充算法可以分为两种类型：尾部填充和ISO10126填充。

尾部填充是指在明文末尾添加填充字节。例如，如果明文长度为9，那么只需要添加一个字节，使其长度达到8的倍数。尾部填充通常使用0x00作为填充字节。

ISO10126填充是指在明文末尾添加填充字节，并将填充字节的值设为明文长度。例如，如果明文长度为9，那么需要添加7个字节，其中6个字节的值为0x06，最后一个字节的值为0x07。

Java中的DES填充实现

Java提供了javax.crypto.Cipher类来实现DES加密和解密。通过使用getInstance方法获取Cipher对象，指定算法和填充方式，可以轻松地进行DES填充操作。

以下代码示例演示了如何使用Java进行DES填充：

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.util.Base64;

public class DesPaddingExample {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String plainText = "Hello, World!";
        String key = "abcdefghijklmnop";
        String cipherText = encrypt(plainText, key);
        String decryptedText = decrypt(cipherText, key);

        System.out.println("Cipher Text: " + cipherText);
        System.out.println("Decrypted Text: " + decryptedText);
    }

    public static String encrypt(String plainText, String key) throws Exception {
        SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), "DES");

        Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec);

        byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes());

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

    public static String decrypt(String cipherText, String key) throws Exception {
        SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), "DES");

        Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec);

        byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(cipherText));

        return new String(decryptedBytes);
    }
}

在上述代码中，我们使用了Cipher.getInstance方法来获取Cipher对象。其中，算法使用了DES算法，填充方式使用了PKCS5Padding。

通过调用cipher.init方法初始化Cipher对象，指定加密/解密模式和密钥。然后，我们可以调用cipher.doFinal方法对明文进行加密或解密操作。

在加密和解密过程中，需要将字节数组转换为字符串，以便于输出和传输。我们使用了Java 8中的Base64类来进行编码和解码操作。