EFF DES破解机

title: 背景.
title: 密钥长度争议.
content: DES是最早的计算机加密算法之一,它在政府、金融、网络等许多领域都得到了广泛应用。并且,该加密算法是美国联邦政府的一项标准,美国政府鼓励使用DES加密除了国家机密之外的任何敏感信息。  DES加密算法的密钥长度为56位,这意味着加密时存在2个密钥可供选择,即7.2万万亿(72,057,594,037,927,936)种可能性。但是,DES依然长期面临“密钥长度过短、安全性不足”的批评。  早在1975年算法公开之初,著名的斯坦福大学密码学家马丁·赫尔曼与惠特菲尔德·迪菲就批评DES算法易被暴力破解,因此不安全,惟有将密钥长度提升到至少128位才能保证安全。二人还构想了一台可在一天内测试所有密钥的机器,需要的成本为2000万美元,并指出这对于美国国家安全局(NSA)等情报机构而言并非是一笔很大的开销,并认为成本在10年后还会进一步下降到20万美元。  在随后的20年间,芯片的价格确实不断下降、性能不断提升,使电子前哨基金会这样的小型非营利组织也具有了破解DES的能力。
title: 对密码学的管制.
content: 在20世纪,以NSA为首的美国政府以及盟友为了维护自身的利益,对密码学进行严格管制,限制密码学的传播并降低现有系统的安全性,甚至加入后门。例如,一位在80年代曾参与过GSM研发的专家表示,为保护手机通话不被窃听,原计划采用128位加密进行保护。但随后遭到英国政府方面的施压,使最终的A5/1加密算法被迫削弱为54位,团队中的许多专家对此十分愤怒。时至90年代末,随着互联网与电子商务的兴起,使用密码学保护公民隐私与商业信息的诉求,与美国政府管制政策之间的矛盾逐渐升温。媒体与公众将这段历史时期统称为密码战争。  直到1998年DES已被两次破解后,美国联邦调查局局长路易斯·弗里依然坚持对密码学的严格管制,始终不承认DES并不安全:
title: DES挑战赛.
content: 由于上述原因,RSA安全公司希望以实际行动向公众展示DES的密钥长度过短,时下已不能保证安全性,因此在1997年举办了首届DES挑战赛,成功者可获得一万美元的奖金。第一届大赛被来自科罗拉多州洛夫兰的洛克·沃瑟所带领的团队破解成功,耗时96天。接着,RSA安全公司随后举办了第二届挑战赛,其中的初赛由互联网最早的分布式计算平台distributed.net的22,000名志愿者们挑战成功。他们使用自己的个人电脑参与计算,共历时39天,于1998年2月成功破解密文,解密后得到「机密信息为:人多好办事」(The secret message is: Many hands make light work)的文本。  即使在DES已被两次破解以后,联邦调查局局长路易斯·弗里依然以“破译时间过长,没有意义”为理由,拒绝承认DES已不安全。因此,RSA再次发起了第二次挑战赛的复赛。1998年,电子前哨基金会建造了“深译”(名字来自IBM的“深蓝”国际象棋电脑),总共花费不超过250,000美元。为了响应第二届DES挑战赛的号召,“深译”加入了1998年7月15日举行的复赛,仅用56小时成功破解了DES加密的消息,获得了10,000美元奖金。破译后得到「机密信息为:是时候让128位,192位与256位密钥登场了」(The secret message is: It's time for those 128-, 192-, and 256-bit keys)的文本。此次暴力破解攻击展现了破解DES是非常可行的计划,多数政府和大型企业完全有能力建造一台类似“深译”的机器。  六个月之后,电子前哨基金会响应了RSA安全公司举办的第三届挑战赛,并与distributed.net团队合作破译了另一则DES加密的消息,再次获得了10,000美元。这次的整个破译过程不到一天,仅用22小时15分,于1999年1月19日完成破解。  同年10月,美国政府宣布DES标准不会被废除,但推荐使用其增强版三重DES替代。然而,这需要将DES反复运行三次,使计算速度更加缓慢。而且与直觉相反,由于中途相遇攻击的存在,三重DES的安全性仅仅是原密钥长度的两倍(2),并非三倍(2)。可见三重DES的安全性只有112位,离密码学界所推荐的128位仍有一定差距,而且还需要高昂的计算成本,将其应用于互联网时不能令人满意。  2002年5月26日,高级加密标准(即AES)正式取代了DES数据加密标准成为了新的联邦政府标准。不同于DES,AES不仅将密钥长度提升至128位与256位,还大幅提升了计算速度,并广泛应用于今日的互联网。
title: 技术.
content: “深译”由密码学研究公司、先进无线科技公司(Advanced Wireless Technologies)与电子前哨基金会联合设计,总设计师是密码学研究公司的主席保罗·科奇。先进无线科技公司制造了1856片定制芯片(代号“深译”,型号AWT-4500),分别组装在29块电路板上,每块电路板64片。这些电路板再被分别放入6个模块,然后安装在一台改装过的Sun-4的机箱中。为了协助密钥的搜寻工作,另外还使用了一台运行Linux操作系统的个人电脑负责控制机器。整台机器每秒钟能尝试900亿个密钥,共需要9天时间对所有可能的密钥进行完整的搜索,但实际使用时,破解出正确的密钥往往只需要花费一半的时间。  2006年,又一台定制硬件攻击DES加密的机器问世,名为COPACOBANA(为英语:COst-optimized PArallel COdeBreaker的缩写,意为「低成本并行密码破译机」)。该机器得益于集成电路技术的进步,采用FPGA的设计,进一步降低了破解DES的成本。2012年7月,安全研究人员大卫·赫尔顿(David Hulton)与莫克西·马林斯佩克(Moxie Marlinspike)公布了一个通过暴力破解DES加密从而破解MS-CHAPv2协议的云计算工具,这让普通大众能够在24小时之内利用一对已知的明文和密文破解DES密钥。

Summary: EFF DES破解机(英语:EFF DES cracker)是电子前哨基金会(EFF)在1998年建造的机器,用于暴力破解美国政府的数据加密标准,即DES加密算法,昵称“深译”(英语:Deep Crack)。这台机器能够对DES密钥空间中所有的密钥逐一进行尝试,从而将密文破解,其目的在于证明DES的密钥长度不足,不能保证安全。

EFF DES Cracker: Der EFF DES Cracker (auch Deep Crack) war ein Technologiedemonstrator der Electronic Frontier Foundation (EFF) aus dem Jahre 1998. Mit dem Gerät konnten anschaulich Behauptungen der damaligen US-Regierung widerlegt werden, das DES-Verschlüsselungsverfahren sei nur mit einem Multi-Millionen-Budget zu brechen und könne selbst von staatlichen Institutionen nicht gebrochen werden. Das Budget zum Bau betrug 250.000 US-Dollar, das Gerät konnte DES-verschlüsselte Nachrichten innerhalb weniger Tage per Brute-Force-Methode entschlüsseln.