对称加密技术 - DES系列

DES算法和DESSede算法统称DES系列算法,是对称加密算法领域的经典加密算法。DESSede使用三次迭代,又称3DES,增加算法安全性。DES算法是众多对称加密算法的基础,很多算法都是基于该算法演变而来。

DES家族发展历史

  • 1973年,美国国家标准计算研究所(NIST)征求对称加密算法方案,IBM提交了自己的算法;
  • 1977年,IBM的算法(Luciffer算法)被正式采用,成为数据加密标准:Data Encryption Standard即DES算法;
  • DES算法密钥比较短,只有56位,迭代次数少,很容易受到密码分析手段的攻击,因此DES算法半公开,被怀疑是NSA安置的后门,因此被各大密码学机构强烈质疑;
  • 1998年,出现DES算法破译机,DES算法被攻破,宣告不安全;
  • 1999年,NIST版本新标准3DES,也就是DESede(TripleDES),3DES取代DES,DES作为遗留系统的加密手段被废弃;
  • 目前攻破DES已经很简单-AES正式替代了DES;

虽然DES被取代了,但是DES的CBC工作模式是基础性的算法和工作模型,有很强的意义,在遗留系统中也有一些使用的。

大致算法流程

DES的算法是一种分组密码工作模式,流程比较复杂,大致流程如下:

  • 1.将要加密的数据进行分组,56位为一组;
  • 2.以组为单位进行加密处理,这个时候对每块的加密操作就有了不同的工作模式;
    • 不同的工作模式算法效率和产生的密文差别比较大;
  • 3.最后一块儿不足56位,则需要填充到56位或者不填充,这就是填充模式;
    • 不同的填充模式,影响到数据的安全性;

应用场景及算法特点

一般加密性场景,大部分是遗留系统,还有一部分可能是系统没有支持AES等其他加密手段被迫使用。

JDK 6仅支持56位的密钥长度(出口限制),密钥长度越高安全性越高,Bouncy Castle提供了64位密钥长度的支持。

算法 密钥长度 密钥长度默认值 工作模式 填充方式 实现
DES 56 56 ECB、CBC、PCBC、CTR、CTS、CFB、CFB8-CFB128、OFB、OFB8-OFB128 NoPadding、PKCS5Padding、ISO10126Padding JDK 6实现
DES 64 56 ECB、CBC、PCBC、CTR、CTS、CFB、CFB8-CFB128、OFB、OFB8-OFB128 PKCS7Padding、ISO10126d2Padding、X932Padding、ISO7816d4Padding、ZeroBytePadding Boouncy Castle实现

DES和3DES的比较

3DES是对DES的一种改良算法,针对DES算法密钥短,迭代次数少的缺点做了改进。但是3DES算法速度慢,密钥计算时间长,加密效率不高,实际使用也不多。

DES的3大安全痛点:

  • 密钥短:56位、68位确实不长 ;
  • 迭代偏少:16次迭代;
  • 半公开性:违反了科克霍夫原则,被怀疑有后门,主要是S盒没被公布,因此S盒被怀疑是后门;
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