三轮DES差分攻击
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1、写在前面
Readme~
关于DES的三轮差分攻击
希望大家弄明白原理，不要只要代码
除此之外，参考上一篇Des加、解密博客中的代码，有需要的读者可以移步DES加密、解密
这里因为latex写的报告拷贝出现乱码，就把我们实验报告中的原理部分以图片形式分享出来，供大家学习。
因为不希望大部分前来看博客的是为了代码而来，因此此处更新后删除了源代码，希望读者能够根据下述的详细原理看懂后完成。
如果理解了原理不懂如何写代码，那我觉得您应该移步Python Documentation contents
此处保留了部分不完整核心代码，仅用于参考，读者可以参考此部分或者自行完成
2、三轮差分原理
3、题目解答
明文：0x5E870BA0B559A8CF 密文：0X71BF939C0CEEE3B1
明文：0xE7C1F970B559A8CF 密文：0XEAA6CE7BC9DB808B
明文：0x5D6F0803ED9FAC45 密文：0XD99FDDD5A3016E53
明文：0x1EB2B007ED9FAC45 密文：0XB49E2F61B4172078
明文：0x7ECF80BD2FE0EA99 密文：0XC9BE22F6DA261B9A
明文：0x8B2CBE002FE0EA99 密文：0X2360C6F9ACD3982D
明文：0X97D2078984F010B4 密文：0X719849F28E5313BF
明文：0X4A5C783384F010B4 密文：0XE4DDEEDB66776D42
明文：0X641E10E96186B8A0 密文：0X7918C1C6400F4AA2
明文：0XCA4E94596186B8A0 密文：0XB8D0DC72CD2F6579
K3=0x48D642113646D1
K=0x1A624C89520DEC40
3、部分代码
#求输入差分L0与L0*的差分
################################注意此处是10个明密文，在索引的时候一定是2*i或者2*i+1 ##############################
def L_xor(text):
L0_xor_list=[]
for i in range(N):
P1 = text[2*i]
P2 = text[2*i + 1]
L0_1 = P1[0:32]
L0_2 = P2[0:32]
L0_xor = ''.join('0' if L0_1[j] == L0_2[j] else '1' for j in range(0,32))
L0_xor_list.append(L0_xor)
return L0_xor_list
#求输出差分R3与R3*的差分
def R3_xor(ciphertext):
R3_xor_list=[]
for i in range(N):
C1 = ciphertext[2*i]
C2 = ciphertext[2*i + 1]
R3_1 = C1[32:64]
R3_2 = C2[32:64]
R3_xor = ''.join('0' if R3_1[j] == R3_2[j] else '1' for j in range(32))
R3_xor_list.append(R3_xor)
return R3_xor_list
#六位二进制字符串过第n个S盒
def S(B,n):
S_box_location =int(B[0] + B[-1], 2) * 16 + int(B[1:-1], 2)
R = ''.join(hex_bin[hex(S_box[n][S_box_location])[-1]])
return R
#S盒两个四位输出结果的差分
def S_box_xor(s1,s2):
xor=''.join('0' if s1[i]==s2[i] else '1' for i in range(4))
return int(xor,2)
#差分表
def Difference_table():
table=[[[[]for k in range(16)] for i in range(64)]for j in range(8)]
for n in range(8):
for B1 in range(64):
for B2 in range(64):
B1_bin = int_bin6(B1)
B2_bin = int_bin6(B2)
S_B1 = S(B1_bin, n)
S_B2 = S(B2_bin, n)
S_xor=S_box_xor(S_B1,S_B2)
table[n][B1 ^ B2][S_xor].append(B1)
return table
table=Difference_table()
print(table)
#B_xor_B*
def B_xor_List():
L3_xor_list = L_xor(ciphertext)
B_xor_list=[]
for m in L3_xor_list:
text=translation(m,E)
B_xor_list.append(text)
return B_xor_list
#E扩展之后的L3的取值列表
###################################################注意此处也是2*N的索引，整个ciphertext是有10个###########################
def find_E_L3_list():
E_L3_list = []
for i in range(2*N):
C = ciphertext[i]
L3 = C[0:32]
E_L3_list.append(translation(L3, E))
return E_L3_list
E_L3_list=find_E_L3_list()
# 寻找K3可能出现的情况
def Differ_KEY3():
key=[[]for i in range(8)]
for k in range(N):
bit6_list = [B_xor_list[k][i:i + 6] for i in range(0, 48, 6)] # 将B^B*按6bit分组
bit4_list = [S1_xor_S2_list[k][i:i + 4] for i in range(0, 32, 4)] # 将S(B)^S(B*)按4bit分组
################################################注意此处，索引L3时候是2*k，因为E_L3_list是有10组，必须要单独的去取那一组#############################################
bit6_list_L3=[E_L3_list[2*k][i:i+6]for i in range(0,48,6)] #对所有扩展后的L3，每一组明密文对中按6bit分组
for i in range(8):
row=int(bit6_list[i],2)
col=int(bit4_list[i],2)
for B in table[i][row][col]:
B=int_bin6(B)
E_L3=bit6_list_L3[i]
K3 = ''.join('0' if B[j] == E_L3[j] else '1' for j in range(6))
K3=int(K3,2)
key[i].append(K3)
return key
key3_list=Differ_KEY3()
def round3_DES(P,test_Key):
#拿到的test_Key是56位的,P是不需要过IP置换的，最后也不需要过IP逆置换
# 获取三轮轮秘钥 Kn，没有用global关键字，应该没有问题，如果有问题回来看一下
Cn = [test_Key[:28]]
Dn = [test_Key[28:]]
for i in range(3):
Cn.append(Cn[-1][Kleft_shift[i]:] + Cn[-1][:Kleft_shift[i]]) #注意轮秘钥K1的下标是1
Dn.append(Dn[-1][Kleft_shift[i]:] + Dn[-1][:Kleft_shift[i]])
Kn = [translation(Cn[i] + Dn[i], K56_48) for i in range(1, 4)]
# 开始加密过程
#print("P1",P)
#p = ''.join(hex_bin[i] for i in P)
#print("P2",p)
l = P[0:32]
r = P[32:]
for i in range(3):
# print("{:<10}Round{}".format(' ',i + 1))
# print('{:<4} {}'.format('Ki', Kn[i]))
l, r = festial(l, r, Kn[i])
# print('{:<4} {}'.format('r', r))
# print('{:<4} {}\n'.format('l', l)
return l + r
def getkey56(key48):
temp_Key = ['6'] * 56
# 先过PC2的逆
for i in range(48):
temp_Key[K56_48[i] - 1] = key48[i]
# print(temp_Key)
temp_Key = ''.join(temp_Key)
# print('key48',temp_Key)
temp_Key_l = temp_Key[:28]
temp_Key_r = temp_Key[28:]
# print('temp_Key_l',temp_Key_l)
# print('temp_Key_r',temp_Key_r)
shift = Kleft_shift[0] + Kleft_shift[1] + Kleft_shift[2]
Key56_l = temp_Key_l[-shift:] + temp_Key_l[:-shift]
Key56_r = temp_Key_r[-shift:] + temp_Key_r[:-shift]
temp_Key56 = Key56_l + Key56_r
guess_Key = ['0'] * 56
guess_loca = []
for i in range(56):
if temp_Key56[i] == '6':
guess_loca.append(i) # 注意此处下标从0开始算的
else:
guess_Key[i] = temp_Key56[i]
#print('guess_loca',guess_loca)
right_Key56 = ''
for i in range(2 ** 8):
guess = '{:0>8}'.format(bin(i)[2:])
for j in range(8):
guess_Key[guess_loca[j]] = guess[j]
test_Key = ''.join(guess_Key)
#print(test_Key)
# 接下来要用我们的test_Key去计算三轮秘钥，然后跑一次DES，如果可以把明文顺利加密为密文，就说明这个是对的秘钥
p_lower=plaintext[0]
test_cipher=round3_DES(p_lower, test_Key)
#print("p",test_cipher)
c_lower=ciphertext[0]
# print("c",c_lower)
if test_cipher == c_lower:
right_Key56 = test_Key
break
print("right_Key56",hex(int(right_Key56,2)).upper())
return right_Key56
def getkey64(key56):
key56_=''.join(key56[i-1] for i in PC_1_1 if i!=-1)
key64=''
for i in range(8):
key64+=key56_[7*i:7*(i+1):]+str((key56_[7*i:7*(i+1):].count('1')+1)%2)
return key64
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