仅使用 DES 模拟 3DES EDE

Question

我的设备不支持完整的 3DES (EDE)。如何使用标准 DES 模拟一个？加密方式为CBC。

Answer 1

您首先选择三个独立的 DES 密钥，它们彼此之间没有任何关系。

您需要将 DES 置于 ECB 模式，不是 CBC 模式。您还需要确保每个加密和解密操作仅在 64 位块上完成，仅此而已。填充方案等会导致实现中的漏洞，并会导致通过暴力破解比暴力破解每个密钥更快地发现块内容。

使用第一个密钥加密您的明文。使用第二个密钥解密该值。使用第三个密钥加密完整块的值。它看起来像这样：

Encrypt(k3, Decrypt(k2, Encrypt(k1, plaintext)))

解密是相反的，看起来像这样：

Decrypt(k1, Encrypt(k2, Decrypt(k3, ciphertext)))

当您使用 3DES 加密您的块时，您需要应用您的操作模式，例如 CBC 或 CTR，并在需要时应用填充。

小心点。

Answer 2

块模式加密

您所做的是将大小为 128 位（16 字节）或 168 位（24 字节）的密钥分别分成两块或三块。因此，对于 16 字节的密钥 K，您将有两个密钥 Ka 和 Kb，对于 24 字节的密钥，您将拥有 Ka、Kb 和 Kc。 DES ABC 密钥的有效强度约为 112 位，DES ABA 密钥的有效强度约为 80 位。

要加密 8 字节的单个块（DES 和 3DES 的块大小），您将执行以下加密操作： Cn = E(Ka, D(Kb, E(Kc, Mn))) 其中 Mn 是纯文本消息的第 n 个块和 Cn 密文的第 n 个块。如果您没有 Kc，那么您可以使用 Ka（DES ABC 密钥与 DES ABA 密钥）。

为此，您需要单块 DES 加密，这与 ECB 模式下的单块加密相同，或者使用 CBC 和由 8 字节值 00h 组成的 IV 进行单块加密。

CBC

这就是排序的块加密，现在你需要某种加密模式和填充模式。我这里解释一下CBC模式加密，ECB不应该用于加密非随机数据。

使用 CBC 模式加密，您可以将向量异或到纯文本。该向量通常只是最后一个 DESede 加密块的输出。由于您没有任何前面的密文，因此您需要使用随机数据自己创建第一个向量。这个向量称为初始化向量或IV。请参阅wikipedia 以获得清晰的图片。

填充

块密码模式只允许加密完整的纯文本块。所以你需要某种填充方案。虽然有很多填充模式，但大部分时间都使用 PKCS#5 填充。您应该像这样填充纯文本：使用值为 0Xh 的字节填充，其中 X 是创建完整块所需的填充字节数。 X 应该在 1 到 8 之间：换句话说，始终使用 PKCS#5 填充；这使得从纯文本中区分填充字节成为可能。

如果您在在线协议中使用填充，那么您需要防止填充预言攻击。在这种情况下，强烈建议使用某种形式的完整性检查，例如通过使用单独的密钥在密文上添加 HMAC。

Answer 3

3DES 只是 DES 在明文中使用了 3 次：

ciphertext = E_K3(D_K2(E_K1(plaintext)))
plaintext = D_K1(E_K2(D_K3(ciphertext)))

E_Kn = Encryption with Key number n.
D_Kn = Decryption with Key number n.

因此您可以仅使用 DES 轻松“模拟”3DES。

在 CBC 模式下，您需要一个 IV 开头，然后将下一个明文块与前一个密文块进行异或。如果您的设备不支持 CBC，那么这也很容易“模拟”。