數據加密算法

數據加密算法（Data Encryption Algorithm，DEA）是一種對稱加密算法，很可能是使用最廣泛的密鑰系統，特別是在保護金融數據的安全中，最初開發的DEA是嵌入硬體中的。通常，自動取款機（Automated Teller Machine，ATM）都使用DEA。它出自IBM的研究工作，IBM也曾對它擁有幾年的專利權，但是在1983年已到期後，處於公有範圍中，允許在特定條件下可以免除專利使用費而使用。1997年被美國政府正式採納。

基本介紹

• 中文名：數據加密算法
• 外文名：Data Encryption Algorithm
• 類別：計算方法
• 時間：1997年

特點

密碼算法是加密算法和解密算法的統稱，它是密碼體制的核心。密碼算法可以看成一些交換的組合。當輸入為明文時，經過這些變換，輸出就為密文。這是加密交換的過程，此時密碼算法稱為加密算法。反之，當輸入為密文時，經過密碼變換，輸出為明文，這就 是解密交換的過程，此時密碼算法稱為解密算法。常用加密算法為：AES 、 RSA/ECC 、Diffie-hellman 、 SHA-1/SHA-256 。

加密標準

DES的原始思想可以參照二戰德國的恩尼格瑪機，其基本思想大致相同。傳統的密碼加密都是由古代的循環移位思想而來，恩尼格瑪機在這個基礎之上進行了擴散模糊。但是本質原理都是一樣的。現代DES在二進制級別做著同樣的事：替代模糊，增加分析的難度。

加密原理

DES 使用一個 56 位的密鑰以及附加的 8 位奇偶校驗位（每組的第8位作為奇偶校驗位），產生最大 64 位的分組大小。這是一個疊代的分組密碼，使用稱為 Feistel 的技術，其中將加密的文本塊分成兩半。使用子密鑰對其中一半套用循環功能，然後將輸出與另一半進行“異或”運算；接著交換這兩半，這一過程會繼續下去，但最後一個循環不交換。DES 使用 16 輪循環，使用異或，置換，代換，移位操作四種基本運算。

數據加密算法

三重 DES

DES 的常見變體是三重 DES（3DES），使用 168 (56*3)位的密鑰對資料進行三次加密(3次使用DES)的一種機制；它通常（但非始終）提供極其強大的安全性。如果三個 56 位的子元素都相同，則三重 DES 向後兼容 DES。

破解方法

攻擊 DES 的主要形式被稱為蠻力的或窮舉，即重複嘗試各種密鑰直到有一個符合為止。如果 DES 使用 56 位的密鑰，則可能的密鑰數量是 2 的 56 次方個。隨著計算機系統能力的不斷發展，DES 的安全性比它剛出現時會弱得多，然而從非關鍵性質的實際出發，仍可以認為它是足夠的。不過 ，DES僅用於舊系統的鑑定，而更多地選擇新的加密標準 — 高級加密標準（Advanced Encryption Standard，AES）。

新的分析方法有差分分析法和線性分析法兩種

Crackme分析

本期Crackme用到MD5及DES兩種加密算法，難度適中。這次我們重點來看一下DES的加密過程及註冊算法過程。用調試器載入程式，下GegDlgItemTextA斷點，可以定位到下面代碼，我們先來看一下整個crackme的註冊過程：

由於代碼分析太長，故收錄到光碟中，請大家對照著分析（請見光碟“code1.doc”）

從上面分析可以看出，註冊過程是類似：f（機器碼，註冊碼）式的兩元運算。機器碼是經過md5算法得到的中間16位值，註冊碼是經過DES解密過程取得16位註冊碼，然後兩者比較，如相等，則註冊成功。機器碼的運算過程可以參照上一期的MD5算法來理解。下面重點來說一下註冊碼DES的運算過程。

1、密鑰處理過程：一般進行加解密過程都要初始化密鑰處理。我們可以跟進004023FA CALL Crackme1.00401A40這個call，可以看到如下代碼：

…（省略）...

00401A4D LEA ECX,DWORD PTR DS:[ECX]

00401A50 /MOV EDX,EAX

00401A52 |SHR EDX,3

00401A55 |MOV DL,BYTE PTR DS:[EDX+ESI]

00401A58 |MOV CL,AL

00401A5A |AND CL,7

00401A5D |SAR DL,CL

00401A5F |AND DL,1

00401A62 |MOV BYTE PTR DS:[EAX+417DA0],DL

00401A68 |INC EAX

00401A69 |CMP EAX,40這裡比較是否小於64

00401A6C \JL SHORT Crackme1.00401A50

以上過程就是去掉密鑰各第八位奇偶位。

…（省略）...

00401AB0 |MOV DL,BYTE PTR DS:[ECX+417D9F]

00401AB6 |MOV BYTE PTR DS:[EAX+417BA3],DL

00401ABC |ADD EAX,4

00401ABF |CMP EAX,38這裡進行密鑰變換

…（省略）...

00401BFF ||MOVSX ECX,BYTE PTR DS:[EAX+412215]

00401C06 ||MOV CL,BYTE PTR DS:[ECX+417D9F]

00401C0C ||MOV BYTE PTR DS:[EAX+417BA5],CL

00401C12 ||ADD EAX,6

00401C15 ||CMP EAX,30這裡產生48位的子密鑰

00401C18 |\JL SHORT Crackme1.00401BA0

00401C1A |MOV EAX,DWORD PTR SS:[ESP+14]

00401C1E |MOV EDI,EAX

00401C20 |MOV ECX,0C

00401C25 |MOV ESI,Crackme1.00417BA0

00401C2A |REP MOVS DWORD PTR ES:[EDI],DWORD PTR D>

00401C2C |MOV EDI,DWORD PTR SS:[ESP+10]

00401C30 |ADD EAX,30下一組子密鑰

00401C33 |INC EDI

00401C34 |CMP EAX,Crackme1.00417B90這裡進行16次的生成子密鑰過程

00401C39 |MOV DWORD PTR SS:[ESP+10],EDI

…（省略）...

可以看到8位密鑰為：1,9,8,0,9,1,7,0

2、對數據處理的過程，跟進004024C7 CALL Crackme1.00402050，到如下代碼：

00402072 |MOV BYTE PTR DS:[EAX+417E30],DL

00402078 |INC EAX

00402079 |CMP EAX,40這裡取得64位數據

0040207C \JL SHORT Crackme1.00402060

…（省略）...

004020C6 |MOV BYTE PTR DS:[EAX+417BA3],DL

004020CC |ADD EAX,4

004020CF |CMP EAX,40進行第一次變換

004020D2 \JL SHORT Crackme1.00402080

004020D4 MOV AL,BYTE PTR SS:[ESP+20]

004020D8 TEST AL,AL

004020DA MOV ECX,10

…（省略）...

00402191 MOV EBP,DWORD PTR DS:[415094] ; Crackme1.00417E30

00402197 SUB EAX,EBP這裡對變換後的數據分為兩部分

00402199 MOV DWORD PTR SS:[ESP+10],EAX

0040219D MOV DWORD PTR SS:[ESP+20],Crackme1.00417B60

004021A5 /MOV EAX,DWORD PTR SS:[ESP+20]

004021A9 |MOV ECX,8

004021AE |MOV ESI,EBP

004021B0 |MOV EDI,Crackme1.00417E10

004021B5 |PUSH EAX這裡用上面生成的子密鑰來解密數據

004021B6 |MOV EBX,EBP

…（省略）...

004021FF |SUB EAX,30下一個子密鑰

00402202 |CMP EAX,Crackme1.00417890這裡將循環16次，典型的DES加解密過程

00402207 |MOV ECX,8

0040220C |MOV ESI,Crackme1.00417E10

00402211 |REP MOVS DWORD PTR ES:[EDI],DWORD PTR DS:[ESI>

…（省略）...

0040225A |MOV BYTE PTR DS:[EAX+417BA2],DL

00402260 |MOV DL,BYTE PTR DS:[ECX+417E2F]

00402266 |MOV BYTE PTR DS:[EAX+417BA3],DL

0040226C |ADD EAX,4

0040226F |CMP EAX,40這裡是未置換

00402272 \JL SHORT Crackme1.00402220

00402274 MOV EBP,DWORD PTR SS:[ESP+18]

00402278 MOV ECX,10

0040227D MOV ESI,Crackme1.00417BA0

…（省略）...

有興趣的讀者可以參考DES算法來理解上面的過程。

Crackme總結

要找到註冊碼，應該：對機器碼生成的md5值，取前面16位，再用DES加密這16位字元，加密後的十六進制值即為註冊碼。如：機器碼2747318257，變換後的md5值為7828e8ca43f7d8329ead4c1f aa39c1ec，取前16位7828e8ca43f7d832十六進制值（37 38 32 38 65 38 63 61 34 33 66 37 64 38 33 32）用DES加密後數據為5041a5d06937f8f73f87e68a0e7d2810，此即為真正的註冊碼。

DES安全性

一.安全性比較高的一種算法，只有一種方法可以破解該算法，那就是窮舉法.

二.採用64位密鑰技術，實際只有56位有效，8位用來校驗的.譬如，有這樣的一台PC機器，它能每秒計算一百萬次，那么256位空間它要窮舉的時間為2285年.所以這種算法還是比較安全的一種算法.

TripleDES。該算法被用來解決使用 DES 技術的 56 位時密鑰日益減弱的強度，其方法是：使用兩個獨立密鑰對明文運行 DES 算法三次，從而得到 112 位有效密鑰強度。TripleDES 有時稱為 DESede（表示加密、解密和加密這三個階段）。