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加密

# 两种填充方式
des.encrypt(plain_text,pad=' ',padmode=pyDes.PAD_NORMAL)  # 如果用默认模式，需要设置pad参数

des.encrypt(plain_text,padmode=pyDes.PAD_PKCS5)  # plain_text是明文,padmode是填充模式

如果只传入明文，就需要注意明文的长度问题；

在 PAD_NORMAL 模式下设置 pad 参数的话，就代表使用 pad 的字符来填充明文不够长度的部分；

在 PAD_PKCS5 模式下不能设置 pad 参数。一般用这个比较好。

解密

1	des.decrypt(cipher_text)

设计思路

MyDes 类

先写一个 MyDes 类将原本的 pyDes.des 类封装一下。这样可以加一些自己的方法，而且不用担心会不小心覆盖掉原来的方法。

一开始写的类方法：

加密：传入明文 bytes，返回密文 bytes

解密：传入密文 bytes，返回明文 bytes

随机生成密钥：随机生成 8 个字符的字符串

后来加上的类方法：

将字节串转换为十六进制字符串

将十六进制字符串转换为字节串

MyDesGui 类

再写一个 MyDesGui 类，专门用于图形界面显示。 不过现在回过头来看，它还负责了本来应该由 MyDes 类负责的逻辑，这是一个需要改进的地方

图形界面相关类方法：

初始化控件

显示密文：传入密文 bytes，在控件上显示密文

显示明文：传入明文 bytes，在控件上显示明文

以下类方法本来应该放在 MyDes 类里面实现，在这里面只是简单地调用 MyDes 的类方法的，但是现在是直接在这里面实现对应的算法，需要改进

二重 Des 算法

一开始的 DES 加密解密搞定了之后，二重 DES，三重 DES 就比较简单了。

设 C 为密文，P 为明文，E_k 为以 k 为密钥的 DES 加密，D_k 为以 k 为密钥的 DES 解密。

二重 DES 的加密：C = E_k2(E_k1(P))

二重 DES 的解密：P = D_k1(D_k2(C))

三重两密 Des 算法

加密：C = E_k1(D_k2(E_k1(P)))

解密：P = D_k1(E_k2(D_k1(C)))

三重三密 Des 算法

加密：C = E_k3(D_k2(E_k1(P)))

解密：P = D_k1(E_k2(D_k3(C)))

遇到的问题

bytes 和字符串之间的转换“损耗”

问题描述

pyDes 库的加密解密的输入输出都是 bytes 类型的字节串，要如何将其正确地显示在编辑框上，以及从编辑框上读取呢？

可能你会说，python 将 bytes 转换成 str 不是很简单吗？

str 转换成 bytes：

1	text_b = text.encode() # 如果出现问题，encode里面可以加上errors='ignore'参数

bytes 转换成 str：

1	text = text_b.decode() # 如果出现问题，decode里面可以加上errors='ignore'参数

没错，确实很简单，但是这种方式有一个问题，转换的过程中可能会有一些“损耗”。

比如下面这段代码，预期结果是输出两个字节串，一个密文字节串，一个明文字节串：

import pyDes
plain_text = '你好世界helloworld'

key = 'Ts%uN#w4'  # 密钥需要8个字符，即64bit
des = pyDes.des(key)

# 从编辑框获取明文字符串plain_text
plain_text_b = plain_text.encode()
cipher_text_b = des.encrypt(plain_text_b,padmode=pyDes.PAD_PKCS5)
print(cipher_text_b)
# 转换为字符串以显示在编辑框
cipher_text = cipher_text_b.decode()

# 从编辑框获取密文字符串

cipher_text_b = cipher_text.encode()
plain_text_b = des.decrypt(cipher_text_b)
print(plain_text_b)

但是实际上的输出是：

b'\x80$-\xd1\x07\x1e=k+\xac\x00\xb4\xbb\x19\xa6\xf6\xd7\x8f\x91\x86\xa0\x9e.\x05'
24
---------------------------------------------------------------------------
UnicodeDecodeError                        Traceback (most recent call last)
<ipython-input-1-c98230c2df1e> in <module>
     11 print(len(cipher_text_b))
     12 # 转换为字符串以显示在编辑框
---> 13 cipher_text = cipher_text_b.decode()
     14
     15 # 从编辑框获取密文字符串

UnicodeDecodeError: 'utf-8' codec can't decode byte 0x80 in position 0: invalid start byte

这是因为， 加密后的字节串是不符合 utf-8 的编码格式的 。我一开始想加个 ignore 选项忽略过去：

import pyDes
plain_text = '你好世界helloworld'

key = 'Ts%uN#w4'  # 密钥需要8个字符，即64bit
des = pyDes.des(key)

# 从编辑框获取明文字符串plain_text
plain_text_b = plain_text.encode()
cipher_text_b = des.encrypt(plain_text_b,padmode=pyDes.PAD_PKCS5)
print(cipher_text_b)
print(len(cipher_text_b))
# 转换为字符串以显示在编辑框
cipher_text = cipher_text_b.decode(errors='ignore')

# 从编辑框获取密文字符串

cipher_text_b = cipher_text.encode()
plain_text_b = des.decrypt(cipher_text_b)
print(plain_text_b)
print(plain_text_b.decode())

输出就会变成下面这样：

b'\x80$-\xd1\x07\x1e=k+\xac\x00\xb4\xbb\x19\xa6\xf6\xd7\x8f\x91\x86\xa0\x9e.\x05'
24
---------------------------------------------------------------------------
ValueError                                Traceback (most recent call last)
<ipython-input-2-63175c965c0a> in <module>
     16
     17 cipher_text_b = cipher_text.encode()
---> 18 plain_text_b = des.decrypt(cipher_text_b)
     19 print(plain_text_b)
     20 print(plain_text_b.decode())

c:\python38\lib\site-packages\pyDes.py in decrypt(self, data, pad, padmode)
    677                 if pad is not None:
    678                         pad = self._guardAgainstUnicode(pad)
--> 679                 data = self.crypt(data, des.DECRYPT)
    680                 return self._unpadData(data, pad, padmode)
    681

c:\python38\lib\site-packages\pyDes.py in crypt(self, data, crypt_type)
    570                 if len(data) % self.block_size != 0:
    571                         if crypt_type == des.DECRYPT: # Decryption must work on 8 byte blocks
--> 572                                 raise ValueError("Invalid data length, data must be a multiple of " + str(self.block_size) + " bytes\n.")
    573                         if not self.getPadding():
    574                                 raise ValueError("Invalid data length, data must be a multiple of " + str(self.block_size) + " bytes\n. Try setting the optional padding character")

ValueError: Invalid data length, data must be a multiple of 8 bytes
.

转换是成功了，但是解密时失败了，因为 在转码时忽略了一些字节，导致长度对不上了。

我在写代码的时候遇到的就是这个问题，当局者迷，想不到是哪里出现了错误，单步调试发现是中间出现了“损耗”。在写本文总结的时候，才发现问题所在。可见总结复盘是多么重要，不写总结的话，这段调试时间就白费了。

解决方案

换一种方式将字节串转换为字符串，也就是不让字节串转换为每个字节对应的字符组成的字符串，而是直接将其编码显示出来，比如显示成：

1	b'\xe4\xbd\xa0\xe5\xa5\xbd\xe4\xb8\x96\xe7\x95\x8chelloworld'

而不是将其直接显示成对应字符的形式，即 print 函数的显示效果。

不过这种方式仍然不能解决从字符串转换为字节串的问题。

最后在一个博客（传送门）里面找到了比较好用的转换函数，也比较容易看懂：

十六进制字符串转 bytes

'''
hex string to bytes
eg:
'01 23 45 67 89 AB CD EF 01 23 45 67 89 AB CD EF'
b'\x01#Eg\x89\xab\xcd\xef\x01#Eg\x89\xab\xcd\xef'
'''
def hexStringTobytes(str):
    str = str.replace(" ", "")
    return bytes.fromhex(str)
    # return a2b_hex(str)

bytes 转十六进制字符串

'''
bytes to hex string
eg:
b'\x01#Eg\x89\xab\xcd\xef\x01#Eg\x89\xab\xcd\xef'
'01 23 45 67 89 AB CD EF 01 23 45 67 89 AB CD EF'
'''
def bytesToHexString(bs):
    # hex_str = ''
    # for item in bs:
    #     hex_str += str(hex(item))[2:].zfill(2).upper() + " "
    # return hex_str
    return ''.join(['%02X ' % b for b in bs])

这个博主采用了空格分隔的十六进制字符串，非常好地解决了我的需求，转换时不会损耗，显示在编辑框时也不会乱码。

解密后填充字符仍然存在

问题描述

import pyDes

plain_text = '你好世界helloworld'
print(plain_text)

key = 'Ts%uN#w4'  # 密钥需要8个字符，即64bit
des = pyDes.des(key)

# 从编辑框获取明文字符串plain_text
plain_text_b = plain_text.encode()
cipher_text_b = des.encrypt(plain_text_b,padmode=pyDes.PAD_PKCS5)
# 转换为字符串以显示在编辑框
cipher_text = bytesToHexString(cipher_text_b)

# 从编辑框获取密文字符串

cipher_text_b = hexStringTobytes(cipher_text)
plain_text_b = des.decrypt(cipher_text_b)
print(plain_text_b.decode())

1 2	你好世界helloworld 你好世界helloworld

在解密后的输出结果中会出现几个乱码，后面这几个乱码是因为加密时进行了填充，而解密时没有去掉。

解决方案

我采用的是将填充字符换成空格，然后在显示的时候用 strip 去掉空白。但是刚刚发现还有更好的方法：

import pyDes

plain_text = '你好世界helloworld'
print(plain_text)

key = 'Ts%uN#w4'  # 密钥需要8个字符，即64bit
des = pyDes.des(key)

# 从编辑框获取明文字符串plain_text
plain_text_b = plain_text.encode()
cipher_text_b = des.encrypt(plain_text_b,padmode=pyDes.PAD_PKCS5)
# 转换为字符串以显示在编辑框
cipher_text = bytesToHexString(cipher_text_b)

# 从编辑框获取密文字符串

cipher_text_b = hexStringTobytes(cipher_text)
plain_text_b = des.decrypt(cipher_text_b,padmode=pyDes.PAD_PKCS5) # 这里也添加填充选项
print(plain_text_b.decode())

直接在解密时也添加相同的填充选项就行了。

其他知识

tkinter

启动一个窗口：

1
2
3

import tkinter as tk
root = tk.Tk()
root.mainloop()

创建标签框架：

1 2	des_LF = tk.LabelFrame(self.root, text='DES') des_LF.grid(row=0, column=0)

创建标签：

1	tk.Label(des_LF, text='明文').grid(row=0, column=0)

创建编辑框并与变量双向绑定：

1 2	plain_text_var = tk.StringVar() # 明文 tk.Entry(des_LF,textvariable=self.plain_text_var).grid(row=0,column=1)