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3DES

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三重数据加密算法
概がい述じゅつ
首くび次じ发布1998 (ANS X9.52)
衍生自じDES
密みつ码细节
密みつ钥长度168，112或ある56 位い (对应密みつ钥选项 1, 2, 3)
分ぶん组长度ど64位い
结构Feistel网络
重じゅう复回数すう相当そうとう于DES的てき48
最さい佳けい公おおやけ开破やぶ解かい
Lucks：232组已知ち明文めいぶん，2113次じ操作そうさ，包括ほうかつ290次じDES加か密みつ，288位い内ない存そん； Biham：以每个密钥对应的少数しょうすう选择平文へいぶん和わ284次じ加か密みつ操作そうさ找到228个目标密钥中的てき一いち个

密みつ码学中なか，三重数据加密算法（英語えいご：Triple Data Encryption Algorithm，縮寫しゅくしゃ為ためTDEA，Triple DEA），或ある稱しょう3DES（Triple DES），是ぜ一いち種しゅ對稱たいしょう密みつ鑰加密みつ块密码，相当そうとう于是对每个数据すえ块应用よう三さん次じ資料しりょう加か密みつ標準ひょうじゅん（DES）算法さんぽう。由よし于计算さん机つくえ运算能力のうりょく的てき增强ぞうきょう，原版げんばんDES由よし於密みつ钥长度ど過か低てい容易ようい被かむ暴力ぼうりょく破やぶ解かい；3DES即そく是ぜ设计用よう来らい提供ていきょう一种相对简单的方法，即そく通どおり过增加ぞうかDES的てき密みつ钥长度ど来らい避免类似的てき攻おさむ击，而不是ぜ设计一种全新的块密码算法。

标准中ちゅう的てき定てい义

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TDEA算法さんぽう在ざい以下いか标准中ちゅう被ひ定てい义：

算法さんぽう的てき名称めいしょう

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最早もはや的てき定てい义了该算法的ほうてき标准（ANS X9.52，1998年ねん发布）将はた其描述じゅつ为“三重数据加密算法（TDEA）” — 即そくANSI X3.92中ちゅう定てい义的数すう据すえ加か密みつ算法さんぽう（DEA）的てき三さん次じ重じゅう复操作そうさ — 而完全ぜん没ぼつ有ゆう使用しよう术语“3DES”或ある“DES”。FIPS PUB 46-3（1999）定てい义了“三重数据加密算法”（TDEA），也使用よう了りょう术语“Triple DES”和かず“DES”。该标准じゅん中ちゅう互换的てき使用しよう“数かず据すえ加か密みつ算法さんぽう”（DEA）和かず“DES”的てき概念がいねん，其中以此开始DES的てき定てい义：

数かず据すえ加か密みつ标准（DES）应当包括ほうかつ下か文中ぶんちゅう的てき数すう据すえ加か密みつ算法さんぽう（DES[註 3]）与あずか三重数据加密算法（TDEA，如ANSI X9.52中ちゅう所しょ描述的てき）

NIST SP 800-67（2004，2008[註 4]）主要しゅよう使用しよう术语TDEA，但ただし也提到いた了りょう“Triple DES（TDEA）”。ISO/IEC 18033-3（2005）使用しよう“TDEA”，但ただし其中提ひっさげ到いた：

TDEA通称つうしょうTriple DES（数かず据すえ加か密みつ标准）。

没ぼつ有ゆう一个定义了本算法的标准使用术语“3DES”。

算法さんぽう

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3DES使用しよう“密みつ钥包”，其包含ほうがん3个DES密みつ钥，K1，K2和わK3，均ひとし为56位い（除去じょきょ奇偶きぐう校こう验位）。加か密みつ算法さんぽう为：

密みつ文ぶん = EK3(DK2(EK1(明文めいぶん)))

也就是ぜ说，使用しようK1为密钥进行ぎょうDES加か密みつ，再さい用ようK2为密钥进行ぎょうDES“解かい密みつ”，最さい后きさき以K3进行DES加か密みつ。

而解密みつ则为其反过程：

明文あきふみ = DK1(EK2(DK3(密みつ文ぶん)))

即そく以K3解かい密みつ，以K2“加か密みつ”，最さい后きさき以K1解かい密みつ。

每次まいじ加か密みつ操作そうさ都と只ただ处理64位い数すう据すえ，称しょう为一块。

无论是ぜ加か密みつ还是解かい密みつ，中ちゅう间一步都是前后两步的逆。这种做法提ひさげ高だか了りょう使用しよう密みつ钥选项2时的算法さんぽう强度きょうど，并在使用しよう密みつ钥选项3时与DES兼けん容よう。

密みつ钥选项

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标准定てい义了三种密钥选项（Keying option），“密みつ钥选项n”是ぜ标准中ちゅう(X9.52, FIPS PUB 46-3, SP 800-67, ISO/IEC 18033-3)定てい义的TDEA的てき术语。然しか而，其它标准中ちゅう，推荐和わ通用つうよう描述中也ちゅうや使用しよう了りょう其它术语。

  • 密みつ钥选项1：
    • 三さん个密钥是独立どくりつ的てき。常用じょうよう名称めいしょう为3TDEA或ある“三倍长度密钥”（triple-length keys）[2][3]
    • 密みつ钥选项1的てき强度きょうど最高さいこう，拥有3 x 56 = 168个独立どくりつ的てき密みつ钥位。在ざいNIST SP 800-57[4]与あずかSP 800-78-2[5]中ちゅう定てい义。
  • 密みつ钥选项2（已やめ弃用）：
    • K1和わK2是ぜ独立どくりつ的てき，而K3=K1。常用じょうよう名称めいしょう为2TDEA，或ある“双そう倍ばい长度密みつ钥”（double-length keys）[2][3]
    • 密みつ钥选项2的てき安全あんぜん性せい稍やや低ひく，拥有2 x 56 = 112个独立どくりつ的てき密みつ钥位。该选项比简单的てき应用DES两次的てき强度きょうど较高，即そく使用しようK1和わK2，因いん为它可か以防御ぼうぎょ中途ちゅうと相しょう遇ぐう攻おさむ击。 这是对“双そう重じゅうDES”（double DES）的てき改あらため进，双そう重じゅうDES仅需要じゅよう256步ふ即そく可か进行攻おさむ击。 國家こっか標準ひょうじゅん技術ぎじゅつ研究所けんきゅうじょ（NIST）已やめ弃用此选项。[6]在ざいNIST SP 800-57[4]和かずSP 800-78-1[5]中ちゅう定てい义。
  • 密みつ钥选项3（已やめ弃用）：
    • 三个密钥均相等，即そくK1=K2=K3
    • 密みつ钥选项3等とう同どう与あずかDES，只ただ有ゆう56个密钥位。这个选项提供ていきょう了りょう与あずかDES的てき兼けん容よう性せい，因いん为第1和わ第だい2次じDES操作そうさ相互そうご抵消了りょう。该选项不再さい为NIST所しょ建けん议[7]，亦また不ふ为ISO/IEC 18033-3所しょ支持しじ。

对多于一个块的加密

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与あずか其它的てき块密码一样，对多个数据すえ块的加か密みつ和解わかい密みつ可か以使用しよう多た种工作こうさく模も式しき进行，而模式しき的てき定てい义可以与块密码算法相ほうしょう独立どくりつ。然しか而，ANS X9.52和わNIST SP 800-67（通つう过SP 800-38A[8]）确定了りょう某ぼう些模式しき只ただ能のう在ざい特定とくてい限げん制せい下か应用，而无需普遍ふへん的てき应用。例れい如，ANS X9.52提出ていしゅつ对于CBC模も式しき，初はつ始はじめ化か向むこう量りょう每次まいじ应当不同ふどう，而ISO/IEC 10116没ぼつ有ゆう类似规定[9]。FIPS PUB 46-3和わISO/IEC 18033-3只ただ定てい义了单块密みつ码，而并没ぼつ有ゆう对多块的工作こうさく模も式しき做出限げん制せい。

安全あんぜん性せい

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普遍ふへん而言，有ゆう3个独立どくりつ密みつ钥的3DES（密みつ钥选项1）的てき密みつ钥长度ど为168位い（三さん个56位い的てきDES密みつ钥），但ただし由よし於中途ちゅうと相しょう遇ぐう攻おさむ击，它的有效ゆうこう安全あんぜん性せい仅为112位い。密みつ钥选项2将はた密みつ钥长度ど缩短到いた了りょう112位い，但ただし该选项对特定とくてい的てき选择明文あきふみ攻おさむ击和わ已やめ知ち明文あきふみ攻おさむ击的てき强度きょうど较弱[10][11]，因いん此NIST认定它只有ゆう80位い的てき安全あんぜん性せい[4]。

对密钥选项1的てき已やめ知し最さい佳けい攻おさむ击需要よう约232组已知ち明文めいぶん（又また稱たたえSweet32攻おさむ击[12]），2113部ぶ，290次じDES加か密みつ以及288位い内ない存そん[13]（该论文ぶん提ひっさげ到いた了りょう时间和わ内ない存そん的てき其它分配ぶんぱい方案ほうあん）。这在现在是ぜ不ふ现实的てき，因いん此NIST认为密みつ钥选项1可か以使用しよう到いた2030年ねん[4]。若わか攻おさむ击者试图在ざい一いち些可能かのう的てき（而不是ぜ全部ぜんぶ的てき）密みつ钥中找到正せい确的，有ゆう一いち种在内ない存そん效率こうりつ上じょう较高的てき攻おさむ击方法ほうほう可か以用每ごと个密钥对应的少数しょうすう选择明文あきふみ和かず约284次じ加か密みつ操作そうさ找到228个目标密钥中的てき一いち个[14]。

使用しよう

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电子货币业界和わ電子でんし貨幣かへい標準ひょうじゅん（如EMV）過か往普遍ふへん使用しよう3DES[15][16]，但ただし3DES已やめ經けい逐漸被ひ更さら安全あんぜん的てきAES代替だいたい。

Microsoft OneNote和わMicrosoft Outlook 2007使用しよう3DES以密码保护用户数据すえ[17][18]。

注ちゅう释

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  1. ^ X9.52有ゆう时被错误的てき写うつし作さくANSI X9.52，然しか而标准じゅん自身じしん的てき名称めいしょう为ANS X9.52.
  2. ^ X9.52将しょうTDEA定てい义为DEA（定てい义于ANSI X3.92-1981中ちゅう，数かず据すえ加か密みつ算法さんぽう）的てき一いち种复合あい操作そうさ，并没有ゆう包含ほうがんDEA的てき算法さんぽう内容ないよう。因よし此，X9.52必须与X3.92一いち起おこり阅读。
  3. ^ 疑うたぐ为笔误，数すう据すえ加か密みつ算法さんぽう应为DEA。
  4. ^ NIST SP 800-67第だい一いち版はん于2004年ねん5月がつ发布，并于2008年ねん5月がつ修おさむ订为1.1版はん，对弱密みつ钥和半はん弱じゃく密みつ钥的定てい义进行ぎょう了りょう修正しゅうせい和かず澄きよし清きよし。两个版本はんぽん使用しよう了りょう相しょう同どう的てき术语。

参考さんこう文献ぶんけん

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  1. ^ Federal Register vol 70, number 96, 宣告せんこく联邦信しん息いき处理标准（FIPS）46-3，“数かず据すえ加か密みつ标准”（DES）；FIPS 74，“实现和わ使用しようNBS数すう据すえ加か密みつ标准指ゆび导”；FIPS 81，“DES的てき工作こうさく模も式しき”的てき失效しっこう （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆） (PDF)
  2. ^ 2.0 2.1 密みつ码学指ゆび导：3DES. Cryptography World. [2010-07-11]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2010-03-11）. 
  3. ^ 3.0 3.1 Triple DES Encryption. IBM. [2010-07-11]. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 NIST Special Publication 800-57 密みつ钥管理かんり的てき建けん议&mdash；第だい一いち部分ぶぶん：综述 (修おさむ订版), 2007年ねん3月がつ （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆） (PDF)
  5. ^ 5.0 5.1 NIST Special Publication 800-78-2, 个人身じんしん份认证的密みつ码学算法さんぽう与あずか密みつ钥长度ど, 2010年ねん2月がつ （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆） (PDF)
  6. ^ Barker, Elaine. NIST Special Publication 800-57: Recommendation for Key Management Part 1: General (PDF) 4. NIST. January 2016 [2017-09-05]. （原始げんし内容ないよう存そん档 (PDF)于2020-12-10）. 
  7. ^ NIST SP 800-67
  8. ^ NIST Special Publication 800-38A, 块密码工作こうさく模も式しき的てき建けん议，方法ほうほう和わ技わざ术, 2001版はん （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆） (PDF)
  9. ^ ISO/IEC 10116:2006 信しん息いき技わざ术 — 安全あんぜん技わざ术 — n位くらい块密码的工作こうさく模も式しき. [2010-09-23]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2012-03-17）. 
  10. ^ Ralph Merkle, Martin Hellman: 关于多た加か密みつ的てき安全あんぜん性せい （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆） (PDF), Communications of the ACM, Vol 24, No 7, pp 465–467, July 1981.
  11. ^ Paul van Oorschot, Michael J. Wiener, 一种针对双密钥三次加密的已知明文攻击, EUROCRYPT'90, LNCS 473, 1990, pp 318–325.
  12. ^ Sweet32: Birthday attacks on 64-bit block ciphers in TLS and OpenVPN. sweet32.info. [2024-07-23] （英えい语）. 
  13. ^ Stefan Lucks: 攻おさむ击三さん次じ加か密みつ （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆） (PDF), Fast Software Encryption 1998, pp 239–253.
  14. ^ Eli Biham: 如何いか使用しよう228步ふ解かい密みつDES加か密みつ的てき消息しょうそく （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆） (PostScript), 1996.
  15. ^ EMV 4.2 Specifications, 第だい二に部ぶ - 安全あんぜん性せい和かず密ひそか钥管理かんり, 4.2版はん, 2008年ねん6月がつ. [2010-09-23]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2017-07-18）. 
  16. ^ VISA. [2010-09-23]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2019-07-09）. 
  17. ^ Daniel Escapa's OneNote Blog - Encryption for Password Protected Sections, November 2006. [2010-09-23]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2007-02-23）. 
  18. ^ Microsoft - Encrypt E-mail Messages, Outlook 2007. [2010-09-23]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2010-03-28）. 

参まいり见

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