这段内容是关于实现3DES(三重数据加密标准)加密算法的源代码。该算法基于DES,通过三次迭代提供更强的数据保护能力。
3DES(或称为Triple DES)是三重数据加密算法(TDEA,Triple Data Encryption Algorithm)的通用名称,其实质是对每个数据块执行三次DES加密操作。最早的定义该算法的标准ANS X9.52在1998年发布时将其描述为“三重数据加密算法(TDEA)”,即为ANSI X3.92中定义的数据加密算法(DEA)的重复使用,完全没有提及术语3DES或DES”。FIPS PUB 46-3(1999)首次引入了“三重数据加密算法”和术语“Triple DES”及“DES”,该标准在描述时交替使用“数据加密算法”(DEA)与“DES”的概念,其中以定义开始:数据加密标准应包括以下内容的数据加密算法(DEA[4])以及根据ANSI X9.52所描述的三重数据加密算法(TDEA),NIST SP 800-67(在2004年和2008年发布)主要使用术语TDEA,但也提到“Triple DES (TDEA)”。ISO/IEC 18033-3(2005)同样使用了TDEA一词,并指出:TDEA通常被称为Triple DES(数据加密标准),但没有一个定义该算法的标准文件使用术语3DES”。
在具体操作上,3DES利用“密钥包”进行工作,包含三个独立的DES密钥K1、K2和K3,每个为56位(不包括奇偶校验)。其加密过程如下:密文 = E(K3)(D(K2)(E(K1)(明文)))。即以K1作为初始密钥执行一次DES加解密操作,之后使用K2进行第二次的解密操作,并最后用K3完成第三次的加密处理。而反之,在解码时则采用反向过程:原文 = D(K1)(E(K2)(D(K3)(密文)))。
每次运算都仅涉及64位的数据块,称为一块数据。无论是加解密过程中间步骤都是前后两步操作的逆过程,这增加了使用密钥选项二下的算法强度,并且在采用密钥选项三时与DES兼容。标准定义了三种不同的密钥选择方案:
- 密钥选择一:三个独立的56位密钥。
- 密钥选择二:前两个是不同的,而第三个等于第一个(K3=K1)。
- 密钥选择三:所有三个都是相同的。
其中,选项一是最安全的选择,提供总共168个有效的秘密比特。相比之下,选项二是次优的方案,提供了2 x 56 = 112位的有效密钥长度,并且比单纯重复使用DES两次更加难以破解(因为它可以防御中间相遇攻击)。然而,在选择三中,由于三个密钥都是相同的,其安全性等同于标准的DES算法,仅提供56个独立比特作为加密强度。这个选项虽然与DES兼容但不再被国家统计科技协会(NIST)推荐使用,并且ISO/IEC 18033-3也不支持该方法。