Question

我正在修读一门关于密码学的课程，我被困在一项任务上。说明如下：

明文plain6.txt已使用DES加密加密6.dat，使用64位密钥作为8个字符的字符串给出（64   每隔8位被忽略的位，所有字符都是字母   （小写或大写）和数字（0到9）。

要完成作业，请在2月之前将加密密钥发送给我   12,23.59。

注意：我希望得到一个8字节（64位）的密钥。每个字节应该   与我的密钥中的相应字节一致，除了最少   在DES中没有使用的有效位，因此可以是任意的。

以下是我在Python中首次尝试的代码：

import time
from Crypto.Cipher import DES

class BreakDES(object):
    def __init__(self, file, passwordLength = 8, testLength = 8):
        self.file = file
        self.passwordLength = passwordLength
        self.testLength = testLength
        self.EncryptedFile = open(file + '.des')
        self.DecryptedFile = open(file + '.txt')
        self.encryptedChunk = self.EncryptedFile.read(self.testLength)
        self.decryptedChunk = self.DecryptedFile.read(self.testLength)
        self.start = time.time()
        self.counter = 0
        self.chars = range(48, 58) + range(65, 91) + range(97, 123)
        self.key = False
        self.broken = False

        self.testPasswords(passwordLength, 0, '')

        if not self.broken:
            print "Password not found."

        duration = time.time() - self.start

        print "Brute force took %.2f" % duration
        print "Tested %.2f per second" % (self.counter / duration)

    def decrypt(self):
        des = DES.new(self.key.decode('hex'))
        if des.decrypt(self.encryptedChunk) == self.decryptedChunk:
            self.broken = True
            print "Password found: 0x%s" % self.key
        self.counter += 1

    def testPasswords(self, width, position, baseString):
            for char in self.chars:
                if(not self.broken):
                    if position < width:
                        self.testPasswords(width, position + 1, baseString + "%c" % char)
                        self.key = (baseString + "%c" % char).encode('hex').zfill(16)
                        self.decrypt()

# run it for password length 4
BreakDES("test3", 4)

我的速度达到60,000次/秒。密码为8个字节，超过62个字符，可提供13万亿个可能性，这意味着在这个速度下，我需要130年才能解决。我知道这不是一个有效的实现，我可以用更快的语言（如C或它的味道）获得更好的速度，但我从来没有编程。即使我获得了10的加速，我们仍然可以在每小时10,000,000,000的范围内实现巨大的飞跃，以达到小时范围。

我错过了什么？这应该是一个弱键:)。好吧，弱于完整的256个字符集。

修改

由于分配的含义不明确，以下是完整的说明和一些用于校准的测试文件：http://users.abo.fi/ipetre/crypto/assignment6.html

编辑2

这是一个粗略的C实现，在i7 2600K上每个核心获得大约2.000.000个密码/秒。您必须指定密码的第一个字符，并且可以在不同的核心/计算机上手动运行多个实例。我设法在四台计算机上用几个小时就解决了这个问题。

#include <stdio.h>      /* fprintf */
#include <stdlib.h>     /* malloc, free, exit */
#include <unistd.h>
#include <string.h>     /* strerror */
#include <signal.h>
#include <openssl/des.h>

static long long unsigned nrkeys = 0; // performance counter

char *
Encrypt( char *Key, char *Msg, int size)
{
        static char*    Res;
        free(Res);
        int             n=0;
        DES_cblock      Key2;
        DES_key_schedule schedule;
        Res = ( char * ) malloc( size );
        /* Prepare the key for use with DES_ecb_encrypt */
        memcpy( Key2, Key,8);
        DES_set_odd_parity( &Key2 );
        DES_set_key_checked( &Key2, &schedule );
        /* Encryption occurs here */
        DES_ecb_encrypt( ( unsigned char (*) [8] ) Msg, ( unsigned char (*) [8] ) Res,
                           &schedule, DES_ENCRYPT );
        return (Res);
}

char *
Decrypt( char *Key, char *Msg, int size)
{
        static char*    Res;
        free(Res);
        int             n=0;
        DES_cblock      Key2;
        DES_key_schedule schedule;
        Res = ( char * ) malloc( size );
        /* Prepare the key for use with DES_ecb_encrypt */
        memcpy( Key2, Key,8);
        DES_set_odd_parity( &Key2 );
        DES_set_key_checked( &Key2, &schedule );
        /* Decryption occurs here */
        DES_ecb_encrypt( ( unsigned char (*) [8]) Msg, ( unsigned char (*) [8]) Res,
                           &schedule, DES_DECRYPT );
        return (Res);
}

void ex_program(int sig);

int main(int argc, char *argv[])
{
    (void) signal(SIGINT, ex_program);

    if ( argc != 4 ) /* argc should be 2 for correct execution */
    {
        printf( "Usage: %s ciphertext plaintext keyspace \n", argv[0] );
        exit(1);
    }

    FILE *f, *g;
    int counter, i, prime = 0, len = 8;
    char cbuff[8], mbuff[8];
    char letters[] = "02468ACEGIKMOQSUWYacegikmoqsuwy";
    int nbletters = sizeof(letters)-1;
    int entry[len];
    char *password, *decrypted, *plain;

    if(atoi(argv[3]) > nbletters-2) {
        printf("The range must be between 0-%d\n", nbletters-2);
        exit(1);
    }
    prime = atoi(argv[1])

    // read first 8 bytes of the encrypted file
    f = fopen(argv[1], "rb");
    if(!f) {
        printf("Unable to open the file\n");
        return 1;
    }
    for (counter = 0; counter < 8; counter ++) cbuff[counter] = fgetc(f);
    fclose(f);

    // read first 8 bytes of the plaintext file
    g = fopen(argv[2], "r");
    if(!f) {
        printf("Unable to open the file\n");
        return 1;
    }
    for (counter = 0; counter < 8; counter ++) mbuff[counter] = fgetc(g);
    fclose(g);

    plain = malloc(8);
    memcpy(plain, mbuff, 8);

    // fill the keys
    for(i=0 ; i<len ; i++) entry[i] = 0;
    entry[len-1] = prime;

    // loop until the length is reached
    do {
        password = malloc(8);
        decrypted = malloc(8);

        // build the pasword
        for(i=0 ; i<len ; i++) password[i] = letters[entry[i]];
        nrkeys++;

        // end of range and notices
        if(nrkeys % 10000000 == 0) {
            printf("Current key: %s\n", password);
            printf("End of range ");
            for(i=0; i<len; i++) putchar(letters[lastKey[i]]);
            putchar('\n');
        }

        // decrypt
        memcpy(decrypted,Decrypt(password,cbuff,8), 8);

        // compare the decrypted with the mbuff
        // if they are equal, exit the loop, we have the password
        if (strcmp(mbuff, decrypted) == 0)
        {
            printf("We've got it! The key is: %s\n", password);
            printf("%lld keys searched\n", nrkeys);
            exit(0);
        }

        free(password);
        free(decrypted);

        // spin up key until it overflows
        for(i=0 ; i<len && ++entry[i] == nbletters; i++) entry[i] = 0;
    } while(i<len);

    return 0;
}

void ex_program(int sig) {
 printf("\n\nProgram terminated %lld keys searched.\n", nrkeys);
 (void) signal(SIGINT, SIG_DFL);
 exit(0);
}

Answer 1

我认为所需的解决方案是实际实现算法。然后，由于你自己解密，你可以提前保释，假设纯文本也是A-Za-z0-9，你在解密单个字节后有98％的机会能够停止，99.97％在解密2个字节后停止的几率，以及在3个字节后停止的可能性为99.9995％。

此外，使用C或Ocaml或类似的东西。你可能花费大量时间进行字符串操作而不是进行加密。或者，至少使用多处理并启动所有核心......

Answer 2

有一个明显的因素256加速：每字节一位不是密钥的一部分。 DES只有56位密钥，但有一个通过64位密钥。弄清楚它是哪一位，扔掉相同的字符。

Answer 3

我有很多帮助，这是C语言的解决方案。由于我是C初学者，它可能充满了错误和不良习惯，但它确实有效。

正如CodeInChaos所知，只需要测试31个字符，因为DES会忽略密钥的每8位，例如，加密/解密时，ASCII字符b: *0110001*0和c: *0110001*1相同关键的一部分。

我正在使用OpenSSL库进行DES解密。在我的机器上，它达到的速度是每秒约180万个密码，这使得测试整个密钥空间的总时间大约为5天。这比截止日期短了一天。比上面的Python代码要好得多。

仍有改进的余地，可能代码可以进行优化和线程化。如果我可以使用我的所有核心，我估计时间会减少到一天以上，但我还没有使用线程的经验。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
#include <openssl/des.h>

static long long unsigned nrkeys = 0; // performance counter

char *
Encrypt( char *Key, char *Msg, int size)
{
        static char*    Res;
        free(Res);
        int             n=0;
        DES_cblock      Key2;
        DES_key_schedule schedule;
        Res = ( char * ) malloc( size );
        /* Prepare the key for use with DES_ecb_encrypt */
        memcpy( Key2, Key,8);
        DES_set_odd_parity( &Key2 );
        DES_set_key_checked( &Key2, &schedule );
        /* Encryption occurs here */
        DES_ecb_encrypt( ( unsigned char (*) [8] ) Msg, ( unsigned char (*) [8] ) Res,
                           &schedule, DES_ENCRYPT );
         return (Res);
}

char *
Decrypt( char *Key, char *Msg, int size)
{
        static char*    Res;
        free(Res);
        int             n=0;
        DES_cblock      Key2;
        DES_key_schedule schedule;
        Res = ( char * ) malloc( size );
        /* Prepare the key for use with DES_ecb_encrypt */
        memcpy( Key2, Key,8);
        DES_set_odd_parity( &Key2 );
        DES_set_key_checked( &Key2, &schedule );
        /* Decryption occurs here */
        DES_ecb_encrypt( ( unsigned char (*) [8]) Msg, ( unsigned char (*) [8]) Res,
                           &schedule, DES_DECRYPT );
        return (Res);
}

void ex_program(int sig);

int main()
{
    (void) signal(SIGINT, ex_program);

    FILE *f, *g; // file handlers
    int counter, i, len = 8; // counters and password length
    char cbuff[8], mbuff[8]; // buffers
    char letters[] = "02468ACEGIKMOQSUWYacegikmoqsuwy"; // reduced letter pool for password brute force
    int nbletters = sizeof(letters)-1;
    int entry[len];
    char *password, *decrypted;

    // read first 8 bytes of the encrypted file
    f = fopen("test2.dat", "rb");
    if(!f) {
        printf("Unable to open the file\n");
        return 1;
    }
    for (counter = 0; counter < 8; counter ++) cbuff[counter] = fgetc(f);
    fclose(f);

    // read first 8 bytes of the plaintext file
    g = fopen("test2.txt", "r");
    if(!f) {
        printf("Unable to open the file\n");
        return 1;
    }
    for (counter = 0; counter < 8; counter ++) mbuff[counter] = fgetc(g);
    fclose(g);

    // fill the initial key
    for(i=0 ; i<len ; i++) entry[i] = 0;

    // loop until the length is reached
    do {
        password = malloc(8);
        decrypted = malloc(8);

        // build the pasword
        for(i=0 ; i<len ; i++) password[i] = letters[entry[i]];
        nrkeys++;

        if(nrkeys % 10000000 == 0) {
            printf("Current key: %s\n", password);
        }

        // decrypt
        memcpy(decrypted,Decrypt(password,cbuff,8), 8);

        // compare the decrypted with the mbuff
        // if they are equal, exit the loop, we have the password
        if (strcmp(mbuff, decrypted) == 0)
        {
            printf("We've got it! The key is: %s\n", password);
            printf("%lld keys searched", nrkeys);
            exit(0);
        }

        free(password);
        free(decrypted);

        // spin up key until it overflows
        for(i=0 ; i<len && ++entry[i] == nbletters; i++) entry[i] = 0;
    } while(i<len);

    return 0;
}

void ex_program(int sig) {
 printf("\n\nProgram terminated %lld keys searched.\n", nrkeys);
 (void) signal(SIGINT, SIG_DFL);
 exit(0);
}

Answer 4

此答案可能与其他更具体的建议相辅相成，但您应该做的第一件事是运行分析器。

这里有很好的例子：

How can you profile a python script?

编辑：

对于这项特殊任务，我意识到它无济于事。 10 GHz的试用频率是......在频率低于此值的单台机器上很难。也许你可以提一下你有哪些硬件。此外，不要瞄准在几个小时内运行它。如果您找到一种方法可以在一周内给出合理的成功概率，那么在改进方法的同时让它运行。

Answer 5

我不禁注意到作业的措辞：实际上并没有要求你自己提供DES实施或破解。如果情况确实如此，为什么不看看John the Ripper或hashcat等工具。

使用弱密钥强制DES

5 个答案: