資訊與網路安全技術：第 二章 傳統秘密鑰匙系統  上一頁      下一頁

 

2-11 Triple DES 密碼系統

內容：

56 位元的 DES 編碼系統已面臨被暴力攻擊破解的危機，如何在現有的系統上來增加它的安全性，『三重 DES』（Triple DES，3DES）編碼系統就在此情況下被發展出來 [139]。它有兩種系統架構，以下分別說明之。

2-11-1 Two-Keys 3DES

簡單的說，Triple DES 系統是連續使用 DES 編碼器三次，如只用到兩把 56 個位元的鑰匙（112 bits），則稱為 Two-keys 3DES（如圖 3-2 所示）。加密時，明文由 DES-加密、DES-解密、DES 加密連續編碼三次得到密文，兩把鑰匙 K1與 K2交叉使用；解密運作是，密文經DES-加密、DES-解密、DES 加密連續碼三次得到明文，使用與加密時相同的兩把鑰匙。計算公式如下：

加密：C = EK1[DK2[EK1[P]]]

解密：P = DK1[EK2[DK1[C]]]

鑰匙：K = K1 || K2（排列組合）

圖 2-13 3DES 加密的運作程序

同樣的演算法，利用不同的鑰匙加密兩次以上，是否可以達到雙倍以上的安全性，實在是有待商榷的問題。對付這種加密法的破解方法為『中間交會攻擊法』（Meet-in-the- middle Attack）[56]，首先來觀察以兩把鑰匙執行同一演算法的密文輸出：

C = Ek2[Ek1[P]]

令：

X = Ek1[P] = DK2[C]

假設已經知道（P，C）的組合（選擇明文攻擊），首先，將排列可能出現的 256個 K1對 P 加密，並建立一個組合表格（P，X）；接下來，再排列出 256個 K2對 X 加密的可能組合（X，C）。可以發現，如果 256機率的編碼系統可以破解的話，雙重加密系統的安全度並沒有提高多少，祇不過增加一點程序而已。

克服『中點交會攻擊法』最基本的方法是增加加密器的串接，而採用三階段三鑰匙的加密法，可以大大增加『選擇明文攻擊』的困難度，雖然仍有可能被破解，但所花耗的成本也相對增加許多。如果真是如此，鑰匙長度將會延伸到 168 個位元（56 * 3），似乎有點過於龐大。Triple DES 採用『加密 – 解密 – 加密』的串接方式，只要兩把鑰匙即可，鑰匙長度只有 112 個位元（56 * 2），同樣可以得到三重加密的效果（如圖 3-2 所示）。目前使用兩把鑰匙的 Triple DES 加密法，非常受工業界歡迎，並且已成為 ANS與 ISO 的標準規範：ANS X9.17 與 ISO 8732。

2-11-2 Three-keys 3DES

但話說回來，還是採用三把鑰匙三重加密較為安全（強度較高）[81]，鑰匙長度 168 個位元，組合方式為：K = K1 || K2 || K3，其定義如下：（系統架構與圖 3-2 相似）

加密：C = EK3[DK2[EK1[P]]]

解密：P = DK1[EK2[DK3[C]]]

目前有許多網路應用系統採用三把鑰匙的 Triple DES 加密法，如 PGP 或 S/MIME 等系統皆是。有趣的是，使用 Triple DES 密碼系統並沒有違背早期美國政府的出口限制，因為它還是採用 56 位元 DES 的密碼系統，祇不過重複使用 3 次而已。美國政府只限制幾位元密碼系統的出口，並沒有限制幾位元長度的鑰匙。由此可見，如果認為 AES（128 位元）不夠安全的話，也可試著使用 Triple-AES 來試看看。

 

翻轉工作室：粘添壽

 

 

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