.NET中的DES对称加密详解

DES（Data Encryption Standard）是一种对称加密算法，于1977年获得美国的正式许可。这种算法使用56位密钥对64位数据进行加密。通常，密码长度为8个字节，其中56位用于加密，剩下的每一位则用作奇偶校验。

DES算法的核心在于其加密模式的运用和数据补位机制。我们来理解加密模式。DES是按块进行加密的，每块大小为64位。当面对明文时，如果长度不是恰好能被64整除，便需要进行数据补位。常见的加密模式包括ECB（Electronic CodeBook）、CBC（Cipher Block Chaining）、CFB（Cipher Feedback Mode）和OFB（Output Feedback Mode）。

ECB模式是最简单的加密方式。它将明文分成若干块，每块单独加密。这种方式的一个明显缺点是，如果明文有某种规律，那么密文中也会显现这种规律。例如，连续的字母或数字在密文中也可能连续出现。这种模式下，每个数据块都是独立加密的，不会受到前一个数据块的影响。这也意味着如果某个数据块在传输过程中发生错误，后续的数据块解密也会出错。

相较于ECB模式，CBC模式则要求一个初始向量（IV）。它将每个输出与IV进行特定运算，并将结果用作下一个加密块的IV。CFB和OFB模式则不需要IV，但它们直接将密码或输出用作反馈机制进行加密。这些模式的设计目的是避免ECB模式中明文规律在密文中的显现。但这也意味着它们在解密时需要确保密文的完整性：任何一个字节的错误都可能导致后续字节的解密出错。

接下来是数据补位。当待加密的数据长度不是加密块大小的整数倍时，就需要进行补位。常见的补位方式有NoPadding、PKCS7Padding（在Java中称为PKCS5Padding）等。在PKCS7Padding中，如果数据长度不足，就会用特定值填充至最近的8字节倍数。而NoPadding则不进行任何填充。例如，在某些封装好的DES算法中，默认采用8字节的补位方式，这与PKCS7Padding是一致的。

总结一下，DES算法通过不同的加密模式和补位机制确保了数据安全性和传输效率。在实际应用中，选择合适的加密模式和补位方式至关重要，需要根据具体场景和需求来决策。PKCS7Padding（也称为PKCS5Padding）是.NET和Java中默认的填充方式。当加密数据的字节长度无法被8整除时，这种填充方式会对数据进行填充。具体来说，如果数据长度对8取余的结果为r，且r大于0，那么就会用8-r个字节进行填充，这些填充字节的值为8的十进制表示。如果r等于0，那么就会用8个字节进行填充，每个字节的值也都是8的十进制表示。

举个例子，如果加密的字符串是“AAA”，那么填充后的结果可能是“AAA55555”。如果是“BBBBBB”，填充后的结果可能是“BBBBBB22”。如果是“CCCCCCCC”，填充后的结果则是“CCCCCCCC88888888”。

在.NET中，DES加密是通过System.Security.Cryptography命名空间下的DESCryptoServiceProvider类实现的。这个类提供了四个关键的方法来进行加密和解密操作。它们分别是：

1. CreateDecryptor(byte[] rgbKey, byte[] rgbIV)：创建一个解密器对象，需要传入密钥（Key）和初始化向量（IV）。

2. CreateEncryptor(byte[] rgbKey, byte[] rgbIV)：创建一个加密器对象，同样需要传入密钥和初始化向量。

3. GenerateIV()：生成一个初始化向量。

4. GenerateKey()：生成一个密钥。

在.NET中进行DES加解密时，必须传入一个Key和一个IV向量。特别地，Key的长度必须是8字节，否则程序会抛出异常。值得注意的是，在电子密码本（ECB）模式下，无论传入的IV向量是什么，加密结果都是一样的。

以上就是对PKCS7Padding填充方式和.NET中DES加密的简单介绍，通过这种方式，我们可以更安全、更有效地保护我们的数据。