簡介
blowfish是由bruce schneier在1993年發明的對稱密鑰分組加密算法，類似的des和aes都是分組加密算法，blowfish是用來替代des算法出現的，并且blowfish是沒有商用限制的，任何人都可以自由使用。
對比而言，雖然aes也是一種密碼強度很高的對稱密碼算法，但是如果需要商用的話要向nist支付授權費用。
blowfish詳解
blowfish和des一樣，使用的是feistel密碼來進行分組加密。blowfish的分組塊大小是64bits,可變密鑰長度可以從32bits到448bits不等。
blowfish需要進行16輪的feistel加密操作，我們先從下圖大緻感受一下blowfish算法的加密流程：
大概的流程就是将p(原始資料)分成左右兩部分，先拿左邊的部分和kr 做異或操作，得出的結果調用f函數，最後将f函數的輸出結果和右半部分進行異或操作。
調換左右部分的位置，繼續進行這樣的操作，總共進行16輪就得到了最終的加密結果。
大家可以看到整個加密過程中最重要的兩個變量就是kr 和 f函數。
接下來我們會詳細進行講解。
密鑰數組和s-box
從圖上我們可以看到，kr 的範圍是從k1 到 k18 。總共有18個密鑰組成的數組。 每個密鑰的長度是32位。
我們來看一下密鑰數組是怎麼生成的。
首先我們使用随機數來對密鑰數組進行初始化。怎麼才能生成一個足夠随機的32位數字呢？
一個很常用的方法就是使用常量π的小數部分，将其轉換成為16淨值，如下所示：
k1 = 0x76a301d3
k2 = 0xbc452aef
…
k18 = 0xd7acc4a5
還記得blowfish的可變密鑰的長度嗎？是從32bits到448bits，也就是從1到14個32位的數字。我們用pi來表示,那麼就是從p1到p14總共14個可變密鑰。
接下來我們需要使用k和p進行操作，進而生成最終的k數組。
我們使用k1和p1進行異或操作，k2和p2進行異或操作，一直到k14和p14。
因為p隻有14個值，而k有18個值，是以接下來我們需要重複使用p的值，也就是k15和p1進行異或，k16和p2進行異或，直到k18和p4。
将異或之後的值作為新的k數組的值。
現在我們獲得了一個新的k數組。
注意，這個k數組并不是最終的數組，我們接下來看。
在生成最終的p數組之前，我們還要介紹一個概念叫做s-box。
在密碼學中，s-box的全稱是substitution-box，也就是一個替換盒子，可以将輸入替換成不同的輸出。
s-box 接收 n個bits的輸入，然後将其轉換成m個bits的輸出。
這裡n和m可以是不等的。
我們看一下des中s-box的例子：
上面的s-box将6-bits的輸入轉換成為4-bits的輸出。
s-box可以是固定的，也可以是動态的。比如，在des中s-box就是靜态的，而在blowfish和twofish中s-box就是動态生成的。
blowfish算法中的f函數需要用到4個s-box，f函數的輸入是32bits，首先将32bits分成4份，也就是4個8bits。
s-box的作用就是将8bits轉換成為32bits。
我們再詳細看一下f函數的工作流程：
s-box生成的值會進行相加，然後進行異或操作。最終得到最終的32bits。
s-box的初始值也可以跟k數組一樣，使用常量π的小數部分來初始化。
在上面兩節，我們生成了初始化的k數組和s-box。
blowfish認為這樣還不夠安全，不夠随機。
我們還需要進行一些操作來生成最終的k數組。
首先我們取一個全為0的64bits，然後k數組和s-box，應用blowfish算法，生成一個64bits。
将這個64bits分成兩部分，分别作為新的k1 和 k2。
然後将這個64bits作為輸入，再次調用blowfish算法，作為新的k3 和 k4。
依次類推，最終生成所有k數組中的元素。
4個s-box的數組也按照上面的流程來進行生成。進而得到最終的s-box。
blowfish
有了最終的k數組和s-box，我們就可以真正的對要加密的檔案進行加密操作了。
用個僞代碼來表示整個流程：
blowfish的應用
從上面的流程可以看出，blowfish在生成最終的k數組和s-box需要耗費一定的時間，但是一旦生成完畢，或者說密鑰不變的情況下，blowfish還是很快速的一種分組加密方法。
每個新的密鑰都需要進行大概4 kb文本的預處理，和其他分組密碼算法相比，這個會很慢。
那麼慢有沒有好處呢？
當然有，因為對于一個正常應用來說，是不會經常更換密鑰的。是以預處理隻會生成一次。在後面使用的時候就會很快了。
而對于惡意攻擊者來說，每次嘗試新的密鑰都需要進行漫長的預處理，是以對攻擊者來說要破解blowfish算法是非常不劃算的。是以blowfish是可以抵禦字典攻擊的。
因為blowfish沒有任何專利限制，任何人都可以免費使用。這種好處促進了它在密碼軟體中的普及。
比如使用blowfish的bcrypt算法，我們會在後面的文章中進行講解。
blowfish的缺點
blowfish使用64位塊大小（與aes的128位塊大小相比）使它容易受到生日攻擊，特别是在https這樣的環境中。 2016年，sweet32攻擊示範了如何利用生日攻擊對64位塊大小的密碼執行純文字恢複（即解密密文）。
因為blowfish的塊隻有64bits，比較小，是以gnupg項目建議不要使用blowfish來加密大于4 gb的檔案。
除此之外，blowfish如果隻進行一輪加密的話，容易受到反射性弱鍵的已知明文攻擊。 但是我們的實作中使用的是16輪加密，是以不容易受到這種攻擊。但是blowfish的發明人布魯斯·施耐爾（bruce schneier）還是建議大家遷移到blowfish的繼承者twofish去。
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