【ARM 安全系列介绍 3.3 -- DES3 详细介绍并举例应用】

DES3 介绍

DES3，全称为 Triple Data Encryption Algorithm (TDEA) 或 Triple DES，是一种对称密钥加密算法。它是对原始 Data Encryption Standard (DES) 加密算法的一种增强，通过三重加密过程来提高安全性。DES 由于其 56 位的密钥在现代计算能力面前显得太弱而被破解，因此开发了 DES3 作为更安全的替代方案。

DES3 使用 3 个 56 位的密钥（实际上是 64 位，但其中 8 位用于奇偶校验），因此总共有 168 位的密钥长度（3x56位）。然而，由于密钥中存在的相互关联，有效密钥空间小于 2¹⁶⁸，但仍远远大于原始 DES 的 2⁵⁶。

DES3 工作模式

DES3 可以使用多种不同的操作模式，例如：

• ECB (Electronic Codebook): 最简单的加密模式，每个数据块独立加密。
• CBC (Cipher Block Chaining): 每个数据块加密前与前一个密文块进行异或操作。
• CFB (Cipher Feedback): 将 DES3 转变为自同步的流式加密算法。
• OFB (Output Feedback): 将 DES3 转变为异步的流式加密算法。
• CTR (Counter): 类似于 OFB，但使用计数器而不是简单的反馈。

DES3 加密过程

DES3 的加密过程遵循以下步骤：

1. 加密 使用第一个 DES 密钥对数据进行加密。
2. 解密 使用第二个 DES 密钥对上一步的结果进行解密。
3. 加密 使用第三个 DES 密钥再次对数据进行加密。

解密过程则是加密过程的逆序：
4. 解密 使用第三个 DES 密钥对数据进行解密。
5. 加密 使用第二个 DES 密钥对上一步的结果进行加密。
6. 解密 使用第一个 DES 密钥再次对数据进行解密。

DES3 应用示例

以下是一个使用 Python 中的 pycryptodome 库来演示 DES3 加密和解密过程的示例： 首先，需要安装 pycryptodome 库：

pip install pycryptodome 

然后，可以使用以下代码进行加密和解密：

from Crypto.Cipher import DES3 
from Crypto.Random import get_random_bytes 
from Crypto.Util.Padding import pad, unpad 

# 生成随机密钥 
key = get_random_bytes(24) # DES3 需要一个 24 字节的密钥 

# 需要加密的明文数据 
data = "Hello, World!" 

# 初始化加密器，使用 CBC 模式 
cipher = DES3.new(key, DES3.MODE_CBC) 

# 加密数据 
plaintext_padded = pad(data.encode(), DES3.block_size) 
iv = cipher.iv # 初始化向量 
ciphertext = cipher.encrypt(plaintext_padded) 

# 解密数据 
cipher_decrypt = DES3.new(key, DES3.MODE_CBC, iv) 
plaintext_padded = cipher_decrypt.decrypt(ciphertext) 
plaintext = unpad(plaintext_padded, DES3.block_size).decode() 
print(f"密文: {ciphertext}") 
print(f"解密后的明文: {plaintext}") 

在这个示例中，DES3.new() 函数用于创建一个新的 DES3 加密器对象，pad() 函数用于填充明文数据以确保它的长度是 DES3 块大小的倍数，get_random_bytes() 函数生成随机密钥。为了解密，我们使用同一密钥和从加密器中获得的初始化向量创建一个新的 DES3 对象。

DES3 安全性

尽管 DES3 比原始的 DES 更安全，但由于其密钥长度相对现代标准仍较短，它已逐步被更现代、更安全的算法所取代，例如 AES (Advanced Encryption Standard)。AES 提供了更长的密钥长度和更高的安全性，是当前加密标准的首选。