初探Java的CBC保密模式应用

以下是精品学习网小编精心为大家分享的Java的CBC保密模式应用，让我们一起学习，一起进步吧!。

1 引言

随着全球信息高速公路建设的兴起和通信的网络化数字化，个人化，智能化，宽带化进程的不断加快，用户对信息的安全存贮，安全处理和安全传输的需求愈益迫切。伴随着Internet开放性扩展，以及个人通信。多媒体通言，力公室自动化，电子邮件， 电子自动转帐支付系统， 自动零售业务网的建设与实现，信息的安全保护问题就更显突出，解决这一问题的有效的手段是使用现代密码技术。

密码学新方向[11的发表和美国数据加密标准DES的颁布实施标志着现代密码学的开端。从此揭开了商用民用密码研究的序幕。此后实用密码本制的研究基本上沿两个方向进行，即以RSA为代表的公开密钥密码体制和以DES为代表的秘密钥分组密码体制。分组密码具有高强度。高速率，便于计算机软硬件实现，易于标准化和灵活性等特点，通常是信息与网络安全中实现数据加密，数字签名，认证，密钥管理的核心体制，它在通信网络f尤其是计算机通信1和系统安全领域有着最广泛的应用。

由于Java在网络编程中的适用性，以及Java安全体系结构的日益完善和目前Java开发网络安全软件的便利性，用Java来实现信息的加密、解密会具有更好的安全性和应用性。

2 数据加密技术

数据加密技术 是实现信息保密性的一种重要手段，是采用数学方法对原始信息(通常称为“明文”) 进行重新组织，使得加密后的信息f称为“密文”) 在传输过程中，即使被非法接收者获得也无法正确识别。信息的加密能保证交易信息的秘密性。保证用户信息不被非法提取。使用加密技术实施数字签名，进行身份认证，对信息进行完整性校验，能保证信息的真实性和完整性。

在所有的加密算法中。最常用的是“置换表” 算法。在该算法中，每一个数据段对应着“置换表” 中的一个偏移量，偏移量所对应的值就输出成为加密屙的文件。加密程序和解密程序都需要一个这样的“置换表”。这种加密算法比较简单，加密解密速度快，但是只要获得置换表，加密方案容易被识破。

一种改进的算法是字/字节循环移位和XOR操作 如果把一个字或字节在一个数据流内做循环移位。使用多个或变化的方向f左移或右移) ，就可以迅速的产生一个加密的数据流。如果再使用XOR操作。按位做异或操作，那么破译密码就相当困难。CBC (Cipher Block Chaining)使用的就是这种思想。

3 CBC工作模式分析与应用

3.1 CBC 工作模式CBC和ECB、OFB、CFB是1980年NBS为DES推出的保密模式 ，随后，被包含在ISO的642比特的模式标准中。为了尽可能地利用以前的标准，降低成本，NIST也将这4个模式列为AES的模式标准。下面是CBC保密模式的加密解密变换公式。

EK (X)：在密钥K作用下加密算法对明文块X的加密。

E一1K fY) ：在密钥K作用下解密算法对密文块Y的解密。

P1，? ， ，表示明文，每个Pi是n比特块，n是所用密码的分组长度。

C1，? ，Ci，表示相应的密文。

加密变换：Ci=EK f Pi④ Ci一1) 。

解密变换：Pi=E一1K (Ci1 ① Ci—l，C0是初始向量。

3.2 对称密钥的生成要使用CBC模式【 1进行加密解密，首先需要生成密钥文件。如果一个密码系统的加密密钥和解密密钥相同，即收发双方使用相同密钥的密码，即为对称密钥加密，通常称之为“Session Key ”。对称密钥加密技术的经典算法是DES(Data Encryption Standard)算法。DES主要采用替换和移位的方法加密。其运算速度快，密钥生成容易，效率高，具有极高的安全性，适合加密大量的数据。

Java中对称密钥的生成如下：

public void SkeyDES()try{∥使用DESede算法获取密钥生成器KeyGenerator kg = KeyGenerator.getlnstance (*DESede“)：

，/初始化密钥生成器，密钥长度为1 68kg init(1 68)：

∥生成密钥SecretKey k= kg.generateKey()：

//以序列化方式保存密钥FileOutputStream fos = new FileOutputStream fJ|key.

dat”)：

ObjectOutputStream bos： new ObjectOutputStream(fos);bos.writeObject(k);∥ 关闭流bos.close();)catch(Exception e){e.printStackTraceO;}

生成的密钥保存在文件key.dat中。

3.3 使用CBC保密模式进行加密、解密对密文分组[5，6】的不同形成了不同的加密方式，EBC(Electronic Code Book)加密方式对每个明文分组独立进行处理。所以，如果明文字节分组相同的话，加密后的密文也是相同的分组。

CBC (Cipher Block Chaining)加密方式在块加密法中增加反馈机制，保证即使输入中的明文块重复出现。这些明文块也会在加密后得到不同的密文块。在加密块链接模式(CBC)中，上一次的加密结果反馈到当前块的加密中。用每个块修改下一个块的加密。这样，每块密文与相应的当前输入明文块相关，与前面的所有明文块有关。所以，即使明文字节分组相同的话，加密后的密文也毫无规律。