三重 DES 加密需要多少个密钥？

Question

我正在将一些 C# 代码移植到 C++，并尝试使用三重 DES 加密来加密文本文件。但我很困惑；一些加密 API 只需要一个用于 Triple DES 的密钥（例如 C#：How to implement Triple DES in C# (complete example)），而另一些则需要 2 或 3 个密钥（在我发现的几个 C++ 实现中）。

这是为什么呢？

Answer 1

Niall 的回答是正确的，但对我来说，更多的信息会帮助您更好地理解问题。

3DES 在某些规范中交替称为 DES-EDE，即 DES-Encrypt/Decrypt/Encrypt。

var x = Encrypt(key1, input);
x = Decrypt(key2, x);
x = Encrypt(key3, x);
return x;

所以 3DES 总是需要 3 个密钥，每个密钥都有 56 个密钥位，扩展为 64 位（8 个字节），因为每 7 位都会进行 1 位奇偶校验。这通常表示为一个 192 位值（24 字节）值，或一个中间 128 位值（16 字节）。

• 如果 3DES 密钥是 64 位（密钥强度为 56 位，许多实现会拒绝）
  • k1 = 键
  • k2 = 键
  • k3 = 键
• 如果 3DES 密钥为 128 位（密钥强度为 112 位）
  • k1 = 键[0..7]
  • k2 = 键[8..15]
  • k3 = k1
• 如果 3DES 密钥为 192 位（其密钥强度为 168 位）
  • k1 = 键[0..7]
  • k2 = 键[8..15]
  • k3 = 键[16..23]

因此，如果我们有一个 64 位 3DES 密钥，我们会使用该密钥进行加密，然后使用该密钥解密（返回原始数据），然后再次使用该密钥进行加密。这使得“一键”3DES 等同于 (1)DES。

请注意，如果 k2 恰好是 k1（或 3-key 如果 k1=k2=k3），则双键 3DES 可能会发生 DES 等效行为，因此使用 3DES 并不总是比使用 DES 升级。

至于实现不同的原因：在 C# 中，数组带有长度标签，因此传递一个数组，接收者可以检查您传递的是 8、16 还是 24 个字节。在 C 中，数组没有长度标记，因此 API 需要询问您的数据有多长（这是 Windows CAPI 和 CNG 所做的），或者只需要三个不同的键指针，然后让您进行片段克隆 1-键和 2 键键。

Answer 2

考虑到密钥长度而不是简单密钥，这里可能更好地理解TDEA 密钥。根据所使用的键控选项，它可以是单键长度、双键长度或三键长度。所有部分都是必需的，并且将构成“密钥包”。

TDEA 基本上是 DES 密码的三种应用。 “密钥包”的每一部分都与 DES 密码算法的一次或多次执行一起使用（另请参阅Feistel cipher）；

• 对于单个密钥，使用3次（相当于经典DES但不再推荐），K1 = K2 = K3；
• 对于双密钥，密钥的第一部分使用了两次，K1和K2是独立的，K3 = K1；
• 对于三重密钥长度，每个密钥部分使用一次，所有部分都是独立的。

您所看到的“二”（或“三”）键很可能是使用的双（或三）键长度，每个部分单独提供。

每个 API 的文档应提供有关如何提供/预期密钥的详细信息。

一些检查互操作性的测试用例也没有什么坏处。

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关于 TDEA 工作原理的一些背景/上下文；来源Wikipedia;

三重 DES 使用包含三个 DES 密钥 K1、K2 和 K3 的“密钥包”，每个密钥为 56 位（不包括奇偶校验位）...

加密算法是：

密文 = E_K3(D_K2(E_K1(明文)))

即 DES 用 K1 加密，DES 用 K2 解密，然后 DES 用 K3 加密。

解密是相反的：

明文 = D_K1(E_K2(D_K3(密文)))

即用 K3 解密，用 K2 加密，然后用 K1 解密。

每次三重加密都会加密一个 64 位数据块。