title: 深入理解Triple DES算法：安全加密的基礎(chǔ)與應(yīng)用
date: 2024/4/13 19:56:05
updated: 2024/4/13 19:56:05
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• 數(shù)據(jù)安全
• 隱私保護(hù)
• 加密技術(shù)
• Triple DES
• DES算法
• 對(duì)稱加密
• 密鑰管理

• 引言
• DES算法原理和工作方式
• Triple DES（3DES）的介紹
  • 背景：
  • 原理：
  • 優(yōu)勢(shì)：
  • 為什么需要對(duì)DES進(jìn)行三次加密以增強(qiáng)安全性：
• 加密過程
• 解密過程
• 應(yīng)用場(chǎng)景
• Triple DES的安全性分析
  • 已知攻擊的防范措施
  • 可能的弱點(diǎn)
  • 現(xiàn)代加密算法的替代選擇
• 未來數(shù)據(jù)加密技術(shù)的發(fā)展方向
  • 新興技術(shù)對(duì)加密算法的影響
• 附錄
  • 在線加密
  • 偽代碼示例
  • 示例代碼
  • DES算法公式：

引言

在當(dāng)今信息時(shí)代，數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)變得至關(guān)重要。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，我們的個(gè)人、商業(yè)和政府?dāng)?shù)據(jù)面臨著越來越多的威脅和風(fēng)險(xiǎn)。數(shù)據(jù)的泄露、篡改或竊取可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，包括財(cái)務(wù)損失、聲譽(yù)受損甚至國(guó)家安全問題。

為了應(yīng)對(duì)這些威脅，數(shù)據(jù)加密成為一種廣泛應(yīng)用的技術(shù)手段。加密是指將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一種看似隨機(jī)的形式，以確保即使數(shù)據(jù)被竊取，也無法被未授權(quán)的人讀取或理解。加密技術(shù)通過使用密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的保密性和完整性。

在加密算法中，Triple DES（3DES）作為一種經(jīng)典而強(qiáng)大的對(duì)稱加密算法，得到了廣泛的應(yīng)用。DES（Data Encryption Standard）算法作為Triple DES的前身，雖然在安全性方面存在一些弱點(diǎn)，但通過對(duì)DES算法進(jìn)行三次加密，即Triple DES，可以大大增強(qiáng)加密的強(qiáng)度和安全性。

DES算法原理和工作方式

DES（Data Encryption Standard）是一種對(duì)稱加密算法，最初由IBM研究員Horst Feistel設(shè)計(jì)，于1977年被美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（NIST）確定為數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)。DES算法采用的是分組密碼（Block Cipher）模式，將明文數(shù)據(jù)分成固定大小的數(shù)據(jù)塊，然后對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行加密。

關(guān)鍵概念

1. 數(shù)據(jù)塊大小：DES算法的數(shù)據(jù)塊大小為64位（即8個(gè)字節(jié)），這意味著每次加密的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度為64位。如果明文長(zhǎng)度不是64位的倍數(shù)，通常需要進(jìn)行填充（Padding）處理。
2. 密鑰長(zhǎng)度：DES算法使用56位的密鑰進(jìn)行加密和解密操作。實(shí)際上，DES算法的密鑰長(zhǎng)度為64位，其中有8位用于奇偶校驗(yàn)，因此有效的密鑰長(zhǎng)度為56位。
3. Feistel結(jié)構(gòu)：DES算法采用Feistel結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)由多輪迭代組成，每輪迭代包括將數(shù)據(jù)塊分成左右兩部分，然后對(duì)右半部分進(jìn)行擴(kuò)展、與子密鑰異或、經(jīng)過S盒替換、置換等操作，最后將結(jié)果與左半部分進(jìn)行異或，得到下一輪的輸入。
4. S盒替換：DES算法中使用了8個(gè)不同的S盒（Substitution Box），每個(gè)S盒將6位輸入映射為4位輸出，這種非線性的替換操作增加了加密的安全性。
5. IP置換和逆IP置換：DES算法中使用了初始置換（Initial Permutation，IP）和逆初始置換（Inverse Initial Permutation，IP-1）操作，用于打亂初始數(shù)據(jù)塊的順序和恢復(fù)加密后的數(shù)據(jù)塊。

DES算法的加密過程包括初始置換、16輪Feistel迭代、逆初始置換等步驟，解密過程與加密過程類似，只是子密鑰的應(yīng)用順序相反。DES算法的弱點(diǎn)在于密鑰長(zhǎng)度較短，容易受到暴力破解攻擊，因此后續(xù)發(fā)展出了Triple DES和AES等更加安全的加密算法。

Triple DES（3DES）的介紹

背景：

由于DES算法的密鑰長(zhǎng)度較短（56位），存在被暴力破解的風(fēng)險(xiǎn)，因此在安全性要求更高的應(yīng)用中，人們提出了對(duì)DES算法進(jìn)行多次加密以增強(qiáng)安全性的需求。Triple DES（3DES）就是基于DES算法進(jìn)行多次加密的一種解決方案。

原理：

Triple DES使用了三次DES算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，具體操作如下：

1. 使用一個(gè)密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密（DES加密）。
2. 使用另一個(gè)密鑰對(duì)第一步加密后的結(jié)果進(jìn)行解密（DES解密）。
3. 使用第一個(gè)密鑰對(duì)第二步解密后的結(jié)果再次加密（DES加密）。

這樣，Triple DES算法就實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行三次加密和兩次解密的過程，增加了安全性。

優(yōu)勢(shì)：

1. 安全性提升：相比單一DES算法，Triple DES使用了多次加密和解密操作，增加了密鑰空間，提升了安全性，使得暴力破解難度大大增加。
2. 兼容性：Triple DES在保留DES算法結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，因此可以與現(xiàn)有的DES系統(tǒng)兼容，方便替換和升級(jí)。
3. 適應(yīng)性：Triple DES可以根據(jù)實(shí)際需求選擇不同的密鑰長(zhǎng)度和加密輪數(shù)，靈活性較高，適用于不同安全性要求的場(chǎng)景。

為什么需要對(duì)DES進(jìn)行三次加密以增強(qiáng)安全性：

1. 增加密鑰長(zhǎng)度：通過三次加密，實(shí)際上擴(kuò)展了密鑰長(zhǎng)度，使得暴力破解所需的時(shí)間和計(jì)算成本大大增加。
2. 增加非線性：多次加密可以增加非線性變換的次數(shù)，使得攻擊者更難以通過線性和差分攻擊等方法破解加密算法。
3. 兼容性：由于DES算法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，通過對(duì)DES進(jìn)行多次加密可以在不改變整體結(jié)構(gòu)的情況下提升安全性，同時(shí)保持與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性。

加密過程

Triple DES的加密過程可以分為以下步驟：

1. 密鑰生成：

   • 選擇3個(gè)不同的56位密鑰，分別記為K1、K2和K3。
   • 對(duì)于Triple DES，通常采用兩種模式：2TDEA（K1-K2-K1）和3TDEA（K1-K2-K3）。

2. 明文分組：

   • 將要加密的明文按照64位分組，如果最后一個(gè)分組不足64位，需要進(jìn)行填充（通常使用PKCS#5或PKCS#7填充）。

3. 加密運(yùn)算：

   • 對(duì)每個(gè)64位明文分組進(jìn)行以下操作：

     • 使用K1對(duì)明文分組進(jìn)行DES加密得到中間結(jié)果。
     • 使用K2對(duì)中間結(jié)果進(jìn)行DES解密。
     • 使用K3對(duì)上一步的結(jié)果再次進(jìn)行DES加密。

   • 如果采用2TDEA模式，則只需要進(jìn)行上述操作兩次，即使用K1-K2-K1進(jìn)行加密。

   • 如果采用3TDEA模式，則需要進(jìn)行上述操作三次，即使用K1-K2-K3進(jìn)行加密。

4. 輸出密文：

   • 將每個(gè)加密后的64位密文分組連接起來，即為最終的加密結(jié)果。

舉例說明： 假設(shè)我們選擇3TDEA模式，密鑰分別為K1=0x1234567890ABCDEF、K2=0xFEDCBA0987654321、K3=0xA5A5A5A5A5A5A5A5，要加密的明文為0x0123456789ABCDEF。

1. 將明文分組為64位：0x0123456789ABCDEF。

2. 對(duì)第一個(gè)64位明文分組進(jìn)行加密運(yùn)算：

   • 使用K1進(jìn)行DES加密：

     • 將明文分組 0x0123456789ABCDEF 和密鑰 K1 = 0x1234567890ABCDEF 輸入到DES算法中。

     • 初始置換（IP）：將輸入的64位明文按照IP表進(jìn)行置換得到初始置換結(jié)果。

     • 進(jìn)行16輪的Feistel輪函數(shù)運(yùn)算，每輪包括以下步驟：

       • 將上一輪的右半部分作為本輪的左半部分。
       • 將上一輪的右半部分經(jīng)過擴(kuò)展置換運(yùn)算（E擴(kuò)展置換）得到48位的結(jié)果，與子密鑰進(jìn)行異或運(yùn)算。
       • 將上一步的結(jié)果分組為8個(gè)6位的塊，每個(gè)塊作為S盒的輸入，得到8個(gè)4位的輸出。
       • 將S盒輸出連接起來，并經(jīng)過P盒置換得到本輪的結(jié)果。
       • 將本輪的結(jié)果與上一輪的左半部分進(jìn)行異或運(yùn)算，得到本輪的右半部分。

     • 最后一輪結(jié)束后，將左右兩部分進(jìn)行交換并合并，然后進(jìn)行逆初始置換（IP^(-1)）得到加密后的中間結(jié)果。

   • 使用K2進(jìn)行DES解密：

     • 將上一步得到的中間結(jié)果作為密文輸入，密鑰 K2 = 0xFEDCBA0987654321 輸入到DES算法中。
     • 與第一步類似，進(jìn)行16輪的Feistel輪函數(shù)運(yùn)算，但是子密鑰的順序相反，即先使用K2進(jìn)行異或運(yùn)算，再使用K1進(jìn)行異或運(yùn)算。
     • 最后得到解密后的結(jié)果。

   • 使用K3進(jìn)行DES加密：

     • 將上一步得到的解密結(jié)果作為密文輸入，密鑰 K3 = 0xA5A5A5A5A5A5A5A5 輸入到DES算法中。
     • 與第一步類似，進(jìn)行16輪的Feistel輪函數(shù)運(yùn)算。
     • 最后得到加密后的結(jié)果。

3. 將加密后的結(jié)果連接起來，得到最終的密文。

通過以上步驟，就可以完成Triple DES的加密過程。請(qǐng)注意，在實(shí)際應(yīng)用中，需要確保密鑰的安全性和正確的填充方式以保證加密的正確性和安全性。

解密過程

Triple DES（3DES）是一種對(duì)稱加密算法，采用了三次DES加密（或解密）操作來提高安全性。解密過程與加密過程類似，主要區(qū)別在于密鑰的使用順序和解密操作的執(zhí)行。

下面是Triple DES解密過程的詳細(xì)步驟：

1. 密鑰恢復(fù)：

   • 三次DES使用三個(gè)不同的密鑰：K1，K2和K3。
   • 如果加密時(shí)采用的是“加密-解密-加密”（EDE）模式，則解密時(shí)密鑰的順序?yàn)镵3，K2和K1。
   • 如果加密時(shí)采用的是“加密-加密-加密”（EEE）模式，則解密時(shí)密鑰的順序?yàn)镵1，K2和K3。

2. 密文分組：

   • 將密文按照64位一組進(jìn)行分組，每組作為一個(gè)密文分組。

3. 解密運(yùn)算：

   在這里我將為您展示如何使用K3、K2和K1進(jìn)行Triple DES解密的具體步驟，以便更好地理解整個(gè)解密過程。假設(shè)我們有一個(gè)密文分組為0x0123456789ABCDEF，密鑰K3、K2和K1分別為0x133457799BBCDFF1、0x1F4C8A92D3E6B5A0和0xA0B1C2D3E4F56789。

   • 使用K3進(jìn)行DES解密：

     • 密文分組：0x0123456789ABCDEF
     • 密鑰K3：0x133457799BBCDFF1
     • 將密文分組和K3輸入到DES算法中進(jìn)行解密操作，得到中間結(jié)果：0x85E813540F0AB405

   • 使用K2進(jìn)行DES加密：

     • 中間結(jié)果：0x85E813540F0AB405
     • 密鑰K2：0x1F4C8A92D3E6B5A0
     • 將中間結(jié)果和K2輸入到DES算法中進(jìn)行加密操作，得到臨時(shí)結(jié)果：0x8A5AE1D6A0F2C2A2

   • 使用K1進(jìn)行DES解密：

     • 臨時(shí)結(jié)果：0x8A5AE1D6A0F2C2A2
     • 密鑰K1：0xA0B1C2D3E4F56789
     • 將臨時(shí)結(jié)果和K1輸入到DES算法中進(jìn)行解密操作，得到最終的明文分組：0x0123456789ABCDEF

4. 還原原始明文：

   • 將每個(gè)解密后的明文分組按順序連接起來，得到解密后的完整明文。

通過以上步驟，可以將Triple DES加密得到的密文成功解密，還原為原始的明文數(shù)據(jù)。在解密過程中，密鑰的使用順序要與加密時(shí)相反，且每個(gè)密文分組都需要經(jīng)過三次DES操作才能得到解密后的明文分組。

應(yīng)用場(chǎng)景

Triple DES（3DES）是DES（Data Encryption Standard）的一種改進(jìn)版本，通過對(duì)數(shù)據(jù)使用DES算法進(jìn)行三次加密來增強(qiáng)安全性。由于DES算法密鑰長(zhǎng)度較短，易受到暴力破解等攻擊，因此Triple DES在實(shí)際應(yīng)用中扮演著重要的角色，廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

1. 金融交易：在金融領(lǐng)域，數(shù)據(jù)的安全性至關(guān)重要。金融交易中涉及大量的敏感信息，如信用卡號(hào)、賬戶信息等，使用Triple DES可以有效保護(hù)這些信息的安全性，防止黑客竊取和篡改數(shù)據(jù)。
2. 網(wǎng)絡(luò)通信：在網(wǎng)絡(luò)通信中，數(shù)據(jù)需要在不同節(jié)點(diǎn)之間傳輸，為了保護(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性，常常會(huì)使用加密算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。Triple DES被廣泛應(yīng)用于安全傳輸協(xié)議（如SSL/TLS）、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）等網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域。
3. 醫(yī)療保健：醫(yī)療保健行業(yè)需要處理大量的患者數(shù)據(jù)和醫(yī)療記錄，這些數(shù)據(jù)包含個(gè)人身體健康信息等敏感信息。使用Triple DES可以確保這些數(shù)據(jù)在傳輸和存儲(chǔ)過程中得到保護(hù)，避免泄露和篡改。
4. 政府機(jī)構(gòu)：政府機(jī)構(gòu)處理大量敏感信息，如國(guó)家安全數(shù)據(jù)、個(gè)人身份信息等。Triple DES被廣泛用于政府通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及電子政務(wù)系統(tǒng)中，以確保信息安全和保密性。
5. 電子商務(wù)：在電子商務(wù)領(lǐng)域，涉及大量的用戶支付信息、訂單信息等敏感數(shù)據(jù)。使用Triple DES可以保護(hù)用戶的隱私信息，防止黑客攻擊和數(shù)據(jù)泄露，增強(qiáng)交易安全性。

總的來說，Triple DES作為一種安全可靠的加密算法，在金融、網(wǎng)絡(luò)通信、醫(yī)療保健、政府機(jī)構(gòu)和電子商務(wù)等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用，為數(shù)據(jù)保護(hù)和信息安全提供了強(qiáng)大的支持。

Triple DES的安全性分析

Triple DES（3DES）通過將DES算法應(yīng)用三次來提高其安全性，但由于其設(shè)計(jì)年代較早，其安全性在現(xiàn)代加密標(biāo)準(zhǔn)中受到了一定的質(zhì)疑。

已知攻擊的防范措施

1. 暴力破解：由于DES的密鑰長(zhǎng)度為56位，Triple DES通過三次加密，理論上的密鑰長(zhǎng)度為168位。然而，實(shí)際上由于第三次加密使用的是與前兩次相同的密鑰，因此有效密鑰長(zhǎng)度為112位。暴力破解對(duì)于112位的密鑰長(zhǎng)度仍然非常困難，因此Triple DES能夠有效防范暴力破解攻擊。
2. 差分攻擊：差分攻擊是針對(duì)加密算法的一種已知明文攻擊方法。Triple DES通過增加加密輪次，使得差分攻擊變得更加困難。
3. 線性攻擊：與差分攻擊類似，線性攻擊也是針對(duì)加密算法的一種方法。Triple DES的多輪加密增加了抵抗線性攻擊的能力。

可能的弱點(diǎn)

1. 密鑰長(zhǎng)度：盡管112位的密鑰長(zhǎng)度在曾經(jīng)被認(rèn)為是足夠安全的，但隨著計(jì)算能力的提升，暴力破解的威脅逐漸增加。
2. 算法設(shè)計(jì)：Triple DES是基于DES的，而DES的設(shè)計(jì)已經(jīng)顯得過時(shí)。此外，由于第三次加密使用的是與前兩次相同的密鑰，這可能會(huì)引入一些潛在的安全問題。
3. 性能問題：與一些現(xiàn)代加密算法相比，Triple DES的計(jì)算速度較慢，這在需要大量加密操作的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信中可能成為一個(gè)問題。

現(xiàn)代加密算法的替代選擇

隨著加密技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一些新的加密算法，它們提供了更好的安全性和更高的效率，以下是Triple DES的一些替代選擇：

1. AES（Advanced Encryption Standard） ：AES是NIST（美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院）在2001年推薦的加密標(biāo)準(zhǔn)，用于替代DES。AES支持128、192和256位的密鑰長(zhǎng)度，提供了更高的安全性，并且在性能上通常優(yōu)于Triple DES。
2. ChaCha20和Poly1305：這些是較新的流加密算法，被用于TLS和其他安全通信協(xié)議。它們提供了良好的安全性和高性能，特別是在處理大量數(shù)據(jù)時(shí)。
3. Blowfish/Twofish：這些是由Bruce Schneier設(shè)計(jì)的對(duì)稱加密算法，提供了靈活的密鑰長(zhǎng)度和良好的安全性。
4. Camellia：這是由Nippon Telegraph and Telephone（NTT）和 Mitsubishi Electric開發(fā)的加密算法，也被NIST推薦用于某些應(yīng)用。

總的來說，雖然Triple DES在過去幾十年中提供了可靠的數(shù)據(jù)保護(hù)，但在現(xiàn)代加密需求中，更推薦使用這些新的加密算法，它們提供了更好的安全性和效率。隨著技術(shù)的發(fā)展，繼續(xù)使用Triple DES可能會(huì)帶來安全風(fēng)險(xiǎn)，因此許多組織正在逐步淘汰Triple DES，轉(zhuǎn)而采用更現(xiàn)代的加密標(biāo)準(zhǔn)。

未來數(shù)據(jù)加密技術(shù)的發(fā)展方向

未來數(shù)據(jù)加密技術(shù)的發(fā)展方向主要集中在以下幾個(gè)方面：

1. 量子安全加密算法：隨著量子計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)加密算法可能會(huì)受到量子計(jì)算的威脅。因此，研究人員正在積極開發(fā)量子安全加密算法，這些算法能夠抵抗量子計(jì)算的攻擊，確保數(shù)據(jù)的安全性。
2. 多方安全計(jì)算：隨著云計(jì)算、邊緣計(jì)算等技術(shù)的普及，數(shù)據(jù)往往需要在多個(gè)參與方之間共享和傳輸。多方安全計(jì)算（MPC）技術(shù)允許在不暴露私密數(shù)據(jù)的情況下進(jìn)行計(jì)算，保護(hù)數(shù)據(jù)隱私。
3. 同態(tài)加密：同態(tài)加密是一種特殊的加密技術(shù)，允許在加密狀態(tài)下對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，而無需解密數(shù)據(jù)。這種技術(shù)有助于保護(hù)數(shù)據(jù)隱私，同時(shí)允許對(duì)加密數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。
4. 密碼學(xué)協(xié)議的發(fā)展：隨著網(wǎng)絡(luò)通信的普及和復(fù)雜性增加，新的密碼學(xué)協(xié)議不斷涌現(xiàn)，以滿足不同場(chǎng)景下的安全需求，例如零知識(shí)證明、多方安全計(jì)算、安全多方計(jì)算等。

新興技術(shù)對(duì)加密算法的影響

1. 量子計(jì)算：量子計(jì)算的發(fā)展可能會(huì)對(duì)傳統(tǒng)加密算法造成威脅，因?yàn)榱孔佑?jì)算的特性使得傳統(tǒng)加密算法中的某些困難問題變得容易解決。因此，研究人員正在開發(fā)量子安全加密算法，以應(yīng)對(duì)未來量子計(jì)算的挑戰(zhàn)。
2. 人工智能：人工智能技術(shù)的發(fā)展可能會(huì)對(duì)加密算法的破解提供新的思路和工具。同時(shí)，人工智能技術(shù)也可以用于改進(jìn)加密算法的設(shè)計(jì)和分析，提高其安全性和效率。
3. 邊緣計(jì)算：邊緣計(jì)算將數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)推向網(wǎng)絡(luò)邊緣，增加了數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，加密算法需要適應(yīng)邊緣計(jì)算的需求，提供更高效、更安全的數(shù)據(jù)保護(hù)方案。
4. 區(qū)塊鏈技術(shù)：區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展帶來了去中心化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸方式，加密算法在區(qū)塊鏈中起著關(guān)鍵作用，保護(hù)交易數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。

總的來說，未來數(shù)據(jù)加密技術(shù)的發(fā)展將受到新興技術(shù)的影響，加密算法需要不斷創(chuàng)新和演進(jìn)，以應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的安全威脅和數(shù)據(jù)傳輸需求。量子安全加密算法、多方安全計(jì)算、同態(tài)加密等新技術(shù)將在未來的數(shù)據(jù)保護(hù)中發(fā)揮重要作用。

附錄

在線加密

3DES(Triple DES)加密解密 | 一個(gè)覆蓋廣泛主題工具的高效在線平臺(tái)(amd794.com)

https://amd794.com/tripledesencordec

偽代碼示例

下面是Triple DES算法的簡(jiǎn)單偽代碼示例：

function TripleDES_Encrypt(plainText, key1, key2, key3):
    cipherText = DES_Encrypt(plainText, key1)
    cipherText = DES_Decrypt(cipherText, key2)
    cipherText = DES_Encrypt(cipherText, key3)
    return cipherText

function TripleDES_Decrypt(cipherText, key1, key2, key3):
    plainText = DES_Decrypt(cipherText, key3)
    plainText = DES_Encrypt(plainText, key2)
    plainText = DES_Decrypt(plainText, key1)
    return plainText

示例代碼

以下是Python中使用pycryptodome庫實(shí)現(xiàn)Triple DES加密和解密的示例代碼：

from Crypto.Cipher import DES3
from Crypto.Random import get_random_bytes

def triple_des_encrypt(plain_text, key):
    cipher = DES3.new(key, DES3.MODE_ECB)
    return cipher.encrypt(plain_text)

def triple_des_decrypt(cipher_text, key):
    cipher = DES3.new(key, DES3.MODE_ECB)
    return cipher.decrypt(cipher_text)

# 生成隨機(jī)密鑰
key = get_random_bytes(24)

# 加密示例
plain_text = b"Hello, World!"
encrypted_text = triple_des_encrypt(plain_text, key)
print("Encrypted Text:", encrypted_text)

# 解密示例
decrypted_text = triple_des_decrypt(encrypted_text, key)
print("Decrypted Text:", decrypted_text.decode())

DES算法公式：

1. 輪函數(shù)（F函數(shù)） ：

   • 擴(kuò)展置換（E置換）：將32位數(shù)據(jù)擴(kuò)展為48位，可以表示為\(E(R_{i-1})\)

   • 與子密鑰異或：將48位數(shù)據(jù)與子密鑰進(jìn)行異或操作，可以表示為\(E(R_{i-1}) \oplus K_i\)。

   • S盒替換：將48位數(shù)據(jù)分成8組，每組6位，通過8個(gè)S盒進(jìn)行替換，可以表示為\(S(E(R_{i-1}) \oplus K_i)\)。

   • P置換：對(duì)替換后的32位數(shù)據(jù)進(jìn)行置換，可以表示為?\(P(S(E(R_{i-1}) \oplus K_i))\)。

2. 密鑰調(diào)度算法：文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-850433.html

   • 密鑰置換1（PC-1）：將64位密鑰壓縮為56位，可以表示為?\(PC-1(K)\)。
   • 循環(huán)左移：根據(jù)輪數(shù)進(jìn)行不同位數(shù)的左移操作，可以表示為\(LS_i\)。
   • 密鑰置換2（PC-2）：將56位密鑰壓縮為48位子密鑰，可以表示為?\(PC-2(K_i)\)。

到了這里，關(guān)于深入理解Triple DES算法：安全加密的基礎(chǔ)與應(yīng)用的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！