2.2 DES/3DES算法 -- 算法介绍

对称加密技术 - DES、3DES算法简介

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(又称3DES)使用三次迭代增加算法安全性。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(美国国家安全局)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公布新标准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的算法是采用分组加密工作模式，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；
  • 参考2.1节的工作模式小节；
• 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；
  • 参考2.1节的填充小节；

应用场景及算法特点

DES和3DES适合一般加密性场景，当前大部分是遗留系统在使用，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仅支持56位的密钥长度（出口限制），对称加密系列算法的特点是：密钥长度越高安全性越高，因此JDK本身自带的DES和3DES算法仅适合学术和一般场景使用，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：仅支持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NIS的后门；