數據加密法
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。1977年被美國政府正式採納。
數據加密標準
DES的原始思想可以參照二戰德國的恩格瑪機,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,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 個循環,使用異或,置換,代換,移位操作四種基本運算。
三重DES
DES 的常見變體是三重 DES,使用 168 位的密鑰對資料進行三次加密的一種機制;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徹底密鑰搜尋,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
實例分析
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。
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
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。
CM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。
安全性能
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.
密匙技術
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)。