トリプルDES
トリプルDES（トリプルデス、英語: Triple DES、3DES）とは、共通鍵ブロック暗号であるDESを3回施す暗号アルゴリズム。正式名称はTriple Data Encryption Algorithm(TDEA、Triple DEA)。時代の流れに伴い、鍵長56ビットのDESでは総当たり攻撃への耐性が低くなったことから、これを補う目的で考案された。
| 一般 | |
|---|---|
| 初版発行日 | 1998 (ANS X9.52) |
| 派生元 | DES |
| 暗号詳細 | |
| 鍵長 | 168, 112 or 56 bits (Keying option 1, 2, 3 respectively) |
| ブロック長 | 64 bits |
| 構造 | Feistel構造 |
| ラウンド数 | 48 |
| 最良の暗号解読法 | |
| Lucks: 232 known plaintexts, 2113 operations including 290 DES encryptions, 288 memory; Biham: find one of 228 _target keys with a handful of chosen plaintexts per key and 284 encryptions | |
概要
編集平文を単にDESで3回暗号化するのではなく、暗号化→復号→暗号化の順に施す暗号アルゴリズムである。
- C = encryptk3(decryptk2(encryptk1(P)))
ただし
この鍵の選択について3つのオプションが存在する。
- Keying option 1
- k1, k2, k3 すべてが異なる場合。
- 3 × 56 = 168ビットの鍵長となるが、既知の攻撃法が存在するため実質的な暗号強度は112ビット程度となる[1]。3TDEA、3-key 3DES などと呼ばれる。
- Keying option 2
- k1 と k2 が異なり、k3 = k1 の場合。
- 2 × 56 = 112ビットの鍵長となるが、既知の攻撃法が存在するため実質的な暗号強度はせいぜい80ビットとされる[1]。中間一致攻撃への耐性があるため、単純にDESで2回暗号化するよりは安全である。2TDEA、2-key 3DES などと呼ばれる。
- Keying option 3
- k1 = k2 = k3の場合。
- DESと同じであり、56ビットの鍵長を持つ。このオプションにより、トリプルDESはDESに対して上位互換性を持つ（DESによって暗号化された文章をトリプルDESで復号できる。）
理論
編集3つの鍵{k1,k2,k3}を使うトリプルDES (-EEE) が、1つの鍵k4でDESを行う場合よりも安全性が向上するかが問題となる。ここで任意の{k1、k2、k3}について
- C1 = DES<k3>( DES<k2>( DES<k1>( P ) ) )
- C2 = DES<k4>( P )
とすると、全てのPについてC1 == C2となるk4が存在するならば、トリプルDES (-EEE) の鍵空間はDESと同じであり、安全性は向上しないことになる。この問題について、任意の{k1,k2}に対して、DES<k2>( DES<k1>( * ) ) == DES<k3>( * ) となるk3は存在しないことが証明され、DESを多段にすることで鍵空間は拡大できることが示された[2]。つまり、DESは群をなさない。
安全性
編集一般的にトリプルDESでは3つの異なる鍵 (Keying option 1) を用いて168ビットの鍵長を持っているが、中間一致攻撃により安全性は112ビット相当となる。2つの異なる鍵 (Keying option 2) を用いる場合は112ビットの鍵長を持っているが、選択平文攻撃または既知平文攻撃により安全性はせいぜい80ビット相当とされる。112ビットであっても総当たりには相当なコンピュータパワーが必要となるが、年々の性能向上を考慮し、アメリカ国立標準技術研究所は2023年末をもって全てのアプリケーションで廃止するとしている[3]。
実利用
編集DESと同じアルゴリズムで簡単に実装できることから、ICカードの共通仕様であるEMVなどをはじめ現在でも広く利用されている。
ただし、安全性が実質112ビットまでとなることや、DESを3回施すことで計算負荷も3倍となることから、現在はより安全で高速なAESに置き換わりつつある。AESをサポートしておらず、トリプルDESまでの対応にとどまるWindows XP等への下位互換性を維持する目的等で使われた。
実装ライブラリ
編集トリプルDESをサポートしているライブラリは以下の通り。
（上記のライブラリの中の最近のバージョンでは、デフォルトビルドでトリプルDESが有効でないものもある。）
出典
編集- ^ a b NIST SP 800-57, §5.6.1.1.
- ^ Campbell & Wiener 1992.
- ^ NIST SP 800-131A, §2.
参照文献
編集- “NIST Special Publication 800-57 Recommendation for Key Management: Part 1 — General (Revision 5)”. NIST (2020年5月). doi:10.6028/NIST.SP.800-57pt1r5. 2020年6月7日閲覧。
- “NIST Special Publication 800-131A Transitioning the Use of Cryptographic Algorithms and Key Lengths (Revision 2)”. NIST (2019年3月). doi:10.6028/NIST.SP.800-131Ar2. 2023年5月23日閲覧。
- Campbell, Keith W.; Wiener, Michael J. (1992), “DES is not a Group”, CRYPTO '92.