دی‌ای‌اس سه‌گانه

دی‌ ئی‌اس سه‌گانه

عمومی
تاریخ اولین انتشار	۱۹۹۵ (در RFC 1851)
مشتق‌شده از	استاندارد رمزنگاری داده‌ها
جزئیات رمزنگاری
اندازه‌ٔ کلید	۵۶ بیت (گزینه‌های کلید را ببینید)
اندازه‌ٔ قالب	۶۴ بیت
ساختار	شبکه فایستل
تعداد دورها	۴۸ دور از جنس دورهای دی‌ای‌اس
بهترین تحلیل رمز منتشر شده
استفان لاکس: ۲۳۲ متن ساده‌ی معلوم، ۲۱۱۳ عملیات ریاضی شاملِ ۲۹۰ رمزگذاری DES، به اندازه‌ی ۲۸۸ حافظه؛ الی بیهام: در میان 228 کلید مورد نظر، با تعداد کمی متن ساده‌ی دلخواه برای هر کلید و 284 بار رمزگذاری، یکی از کلیدها را پیدا کنید.

در رمزنگاری، دی‌ای‌اس سه‌گانه نام متداولی است برای بلاک رمز، الگوریتم بین‌المللی رمزگذاری داده‌ها سه‌گانه (TDEA یا TRIPLE DEA)، که الگوریتم استاندارد رمزنگاری داده را سه بار بر روی هر بلاک داده اعمال می‌نماید.

سایز اصلی کلید کد DES 168 بیتی است که زمانی که این الگوریتم طراحی شد کارا بود، اما با افزایش توان محاسباتی امکان حملات Brute-Force وجود دارد. DES سه‌گانه یک شیوه نسبتاً ساده از افزایش سایز کلید DES به منظور حفاظت در مقابل حملات، بدون نیاز به طراحی یک الگوریتم با کد جدید فراهم می‌سازد.

استانداردهای معتبر

الگوریتم کد گذاری داده سه‌گانه(TDEA) در هر یک از موارد زیر تعریف شده‌است.

• در ANS x9.52 –1998 مدهای عملیاتی الگوریتم رمزگذاری داده سه‌گانه.
• استاندارد رمزگذاری داده FIPS PUB 46-3 (متن کامل.)
• انتشارات ویژه NIST 67-800 بازبینی ۱ پیشنهاد برای کد رمز الگوریتم رمزگذاری داده سه‌گانه
• (TDEA) (بازبینی ژانویه ۲۰۱۲)(متن کامل.) (۴۲۵ کیلو بایت).
• ISO/IEC 18033-3:تکنولوژی اطلاعات ۲۰۰۵-تکنیک‌های امنیتی –الگوریتم‌های رمزگذاری –بخش ۳:کدهای بلاک.

نام الگوریتم

قدیمی‌ترین استاندارد که این الگوریتم را تعریف کرد (الگوریتم ANS x9.52 در سال ۱۹۹۸ منتشر شد) آن رابه عنوان الگوریتم رمز نگاری داده سه‌گانه (TDEA) معرفی نمود –مثل سه عملکرد از الگوریتم رمزنگاری داده که در ANSI X392 مشخص گردید-و اصطلاح «DES سه گانه» یا "DES" اصلاً به کار نمی‌رفت.
FIPS PUB 46-3)1999)،"الگوریتم رمزنگاری داده سه گانه TDEA" را تعریف نمود اما همچنان اصطلاحات "DES" و "Triple DES" را به کار نمی‌بردند. در آنجا اصطلاحات "الگوریتم رمزنگاری داده " و "DES" به جای یکدیگر به کار می‌روند که شامل آغاز مشخصه با:

استاندارد رمزگذاری داده شامل الگوریتم رمزنگاری داده DES، الگوریتم رمزگذاری داده سه‌گانه (TDEA، همانگونه که در ANS x9.52 توصیف گشت.

(NIST SP 800-64 (2004،۲۰۰۸٬۲۰۱۲ اساساً اصطلاح TDEA را بکار می‌برد اما همچنین به "DES سه گانه (TDEA)"نیز برمی گردد.ISO/IEC 18033-3 2005، د "TDEA" را به کار می‌برد اما ذکر شد که:

TDEA به عنوان DES سه‌گانه (استاندارد رمزنگاری داده) شناخته می‌شود.

هیچ‌کدام از استانداردهایی که الگوریتم را تعریف می‌نمایند اصطلاح 3DES را به کار نمی‌برد.

الگوریتم

DES سه‌گانه، یک سه‌تایی مرتب از کلیدهای $(K1,K2,K3)$ را که هر کدام شامل ۵۶ بیت (به جز بیت‌های توازن) هستند، به کار می‌برد.
الگوریتم رمزنگاری این‌چنین است:

${\texttt {ciphertext}}=E_{K3}(D_{K2}(E_{K1}({\texttt {plaintext}})))$

یعنی DES با K1 رمزگذاری می‌نماید با کلید K2 رمزگشایی می‌نماید و سپس با K3 رمزگذاری می‌نماید. رمزگشایی به صورت معکوس صورت می‌گیرد:

${\texttt {plaintext}}=D_{K1}(E_{K2}(D_{K3}({\texttt {ciphertext}})))$

یعنی با K3 رمزگشایی می‌گردد با K2 رمزگذاری و با K3 مجدداً رمزگشایی می‌شود.
هر رمزگذاری سه‌گانه‌ای تنها یک بلاک ۶۴ بیتی از داده را رمزگذاری می‌نماید، در هر مورد عملیات میانی اولین و آخرین را وارونه می‌نماید. این استحکام الگوریتم را زمانی که از کلید ۲ استفاده می‌شود بهبود می‌بخشد و با کلید ۳ سازگاری عقبرو را برای DES فراهم می‌آورد.

گزینه‌های کلید

استاندارد سه گزینه کلید را تعریف می‌نماید.

گزینه کلید ۱

تمامی سه کلید مستقل هستند.

این گزینه، با کلید مستقل (۳*۵۶=۱۶۸) ۱۶۸ بیتی قویترین است.

گزینه کلید ۲

K1 و K2 مستقلند و K3 = K1 است.

این گزینه، با کلید(۲*۵۶)۱۱۲بیتی، امنیت کمتری را فراهم می‌آورد. این گزینه از رمزگذاری دوگانه ساده DES قوی‌تر است، برای مثال با K1 و K2، چرا که از حمله ملاقات در میانه جلوگیری می‌نماید.

گزینه کلید ۳

تمامی سه کلید با هم برابرند K2=K3=K1.

این گزینه، با کلید ۵۶ بیت معادل همان DES است و سازگاری عقبرو با DES را فراهم می‌آورد، زیرا عملیات‌های DES اول و دوم، یکدیگر را جبران می‌کنند. مدت زیادی نیست که توسط انستیتو استاندارد و تکنولوژی (NIST) توصیه شده و توسط ISO/IEC 18033-3 پشتیبانی نمی‌گردد.

دیگر اصطلاحات به کار رفته برای ارجاع به گزینه‌های کلید.

"گزینه کلید n" اصطلاحی است که توسط استانداردهای (X 9.52،FIPS PUB 46-3،SP 800-67،ISO/IEC 18033-3) که TDEA را تعریف نموده هرچند اصطلاحات دیگری در استانداردهای دیگر و سفارش‌ها مرتبط و کاربردهای عمومی به کار گرفته می‌شود.

برای گزینه کلید ۱:

• 3TDEA، در NIST SP 800-57[5] و SP 800-78-3[6]
• کلیدهای طول سه‌گانه، در کاربردهای عمومی

برای گزینه کلید ۲:

• 2TDEA، در SP 800-57[5 NIST و SP 800-78-3
• کلیدهای طول دوگانه، در کاربردهای عمومی

رمزگذاری بیش از یک بلاک

به مانند تمامی کد بلاک‌ها، رمزگذاری و رمزگشایی چندین بلاک از داده ممکن است، مدهای عملکرد متفاوتی را می‌توان به کار برد که در کل به صورت مستقل از الگوریتم کد بلاک تعریف گشته است، هرچند ANS X 9.52 به صورت مستقیم مشخص می‌گردد و NIST SP 800-67 از طریق SP 800-38A تعیین می‌گردد که برخی مدها با قیود معینی بر آن‌ها مشخص می‌گردند که لزوماً برای مشخصه‌های عمومی آن مدها به کار گرفته نمی‌شود.

برای مثال ANS X 9.52 تعیین می‌نماید که برای زنجیره بلاک کد، بردار اولیه در هر زمان متفاوت خواهد بود اگرچه ISO/IEC 10116 اینگونه نیست، FIPS PUB 46-3 و ISO/IEC 18033-3 تنها الگوریتم بلاک کد را تعریف می نمایدو هیچ محدودیتی در مدهای عملکردی برای چندین بلاک مشخص نمی‌نماید.

امنیت

در حالت کلی،DES سه‌گانه با سه کلید مستقل (کلید ۱)کلیدی است به طول ۱۶۸ (سه کلید DES،۵۶ بیتی) که برای حملات ملاقات در میان مناسب است. امنیت مؤثر که تنها ۱۱۲ بیت را فراهم می‌آورد، گزینه کلید ۲ سایز کلید را به ۱۱۲ بیت کاهش می‌دهد هر چند این گزینه برای حمله متن ساده انتخابی معین یا حملات متن آشکار و از این قبیل مناسب است و توسط NIST برای داشتن ۸۰ بیت امنیتی طراحی شد.
بهترین حمله شناخته شده در گزینه کلید ۱ نیازمند ۲۳۲ متن ساده شناخته شده، ۲۱۱۳ گام، ۲۹۰ رمزگذاری DES واحد، ۲۸۸ حافظه (دیگر سبک و سنگین کردن‌ها بین زمان و حافظه حداقل در یک صفحه بیان می‌گردد) که تا کنون عملی نگردیده و NIST کلید ۱ را تا ۲۰۳۰ مناسب در نظر می‌گیرد[۵]، اگر حمله کننده به دنبال کشف یکی از کلیدهای رمز باشد یک حمله کارا یکی از ۲۲۸ کلید را پیدا خواهد کرد و یک مشت از متون ساده به ازای هر کلید و حدود ۲۴۸ عملگرهای رمزگذاری.

کاربردها

صنعت پرداخت الکترونیک از DES سه‌گانه استفاده می‌نماید و به دنبال توسعه و اعلام رسمی بر مبنای آن است (مثل EMV).

مایکروسافت وان‌نوت،MicrosoftOutLook 2007، مدیر پیکربندی مرکز سیستم،DES سه‌گانه را برای پشتیبانی از رمز عبور و محتوای کاربر و داده‌های سیستم به کار می‌برند.

جستارهای وابسته

استاندارد رمزگذاری داده DES-X
استاندارد رمزگذاری پیشرفته

 Feistel cipher
 Walter Tuchman

منابع

1. ^ X9.52 is sometimes erroneously referred to as ANSI X9.52, however the standard itself has the designation ANS X9.52.
2. ^ X9.52 defines TDEA as a compound operation of the Data Encryption Algorithm specified in ANSI X3.92-1981 Data Encryption Algorithm, and does not include the DEA specification. Thus X9.52 must be read in conjunction with X3.92.

3. ^ Federal Register vol 70, number 96, Announcing Approval of the Withdrawal of Federal Information Processing Standard (FIPS) 46–3, Data Encryption Standard (DES); FIPS 74, Guidelines for Implementing and Using the NBS Data Encryption Standard; and FIPS 81, DES Modes of Operation (PDF)

4. ^ a b NIST Special Publication 800-67, Recommendation for the Triple Data Encryption Algorithm (TDEA) Block Cipher (Revised January 2012) (PDF)

5. ^ a b c d NIST Special Publication 800-57 Recommendation for Key Management — Part 1: General (Revised), March, 2007 (PDF)

6. ^ a b NIST Special Publication 800-78-3, Cryptographic Algorithms and Key Sizes for Personal Identity Verification, دسامبر ۲۰۱۰ (PDF)

7. ^ a b "The Cryptography Guide: Triple DES". Cryptography World. Retrieved 2010-07-11.

8. ^ a b "Triple DES Encryption". IBM. Retrieved 2010-07-11.

9. ^ NIST Special Publication 800-38A, Recommendation for Block Cipher Modes of Operation, Methods and Techniques, 2001 Edition (PDF)

10. ^ ISO/IEC 10116:2006 Information technology — Security techniques — Modes of operation for an n-bit block cipher

11. ^ Merkle, Ralph; Hellman, Martin (ژوئیه ۱۹۸۱). "On the Security of Multiple Encryption". Communications of the ACM 24 (7): 465–467. 12. ^ van Oorschot, Paul; Wiener, Michael J. (1990). "A known-plaintext attack on two-key triple encryption". EUROCRYPT'90, LNCS 473. pp. 318–325. CiteSeerX: 10.1.1.66.6575.

13. ^ Stefan Lucks: Attacking Triple Encryption (PDF), Fast Software Encryption 1998, pp 239–253. 14. ^ Eli Biham: How to Forge DES-Encrypted Messages in 228 Steps (PostScript), 1996. 15. ^ EMV 4.2 Specifications, Book 2 - Security and Key Management, version 4.2, ژوئن ۲۰۰۸ ۱6. ^ VISA 17. ^ Daniel Escapa's OneNote Blog - Encryption for Password Protected Sections, نوامبر ۲۰۰۶ ۱8. ^ Microsoft - Encrypt E-mail Messages, Outlook 2007 19. ^ Microsoft TechNet product documentation - Technical Reference for Cryptographic Controls Used in Configuration Manager, اکتبر ۲۰۱۲