Các yếu tố cấu thành DES
1. Sử dụng S-Boxes
Bảng thay thế (S-boxes) trong DES được IBM giữ bí mật. IBM tuyên bố mất hơn 17 năm-người để thiết kế nội bộ S-boxes.
2. Độ dài khóa (Key Length)
Hệ thống mật mã có 2 yếu tố quan trọng: thuật toán mật mã và khóa. Hoạt động nội bộ DES hoàn toàn công khai. Do đó sức mạnh DES chỉ nằm ở khóa - phải giữ bí mật.
3. Phân tích vi phân (Differential Cryptanalysis)
Phân tích vi phân: thiết kế phân tích mật mã chung cho mật mã khối, cũng áp dụng cho mật mã luồng và hàm băm mật mã. Nghiên cứu cách khác biệt dữ liệu đầu vào ảnh hưởng đến khác biệt đầu ra.
Mục tiêu: tìm phân phối thống kê và mẫu trong ciphertext để suy luận thông tin về khóa dùng trong cipher. Phân tích vi phân là nhánh nghiên cứu mật mã học phân tích mối liên hệ khác biệt đầu vào ↔ khác biệt đầu ra mã hóa. Dùng nghiên cứu mật mã khối: thay đổi plaintext có gây kết quả không ngẫu nhiên trong ciphertext không.
4. Phân tích tuyến tính (Linear Cryptanalysis)
Tấn công known-plaintext (biết plaintext). Tấn công xấp xỉ xác suất cao cho bit parity của khóa bí mật bằng cách kiểm tra bit parity của plaintext/ciphertext biết. Dùng kỹ thuật phụ trợ mở rộng tấn công tìm bit khóa cao hơn.
2 yếu tố phân tích tuyến tính:
- Tạo phương trình tuyến tính liên quan plaintext, ciphertext, bit khóa có độ chệch (bias) lớn: xác suất giữ đúng càng gần 0 hoặc 1 càng tốt.
- Dùng phương trình tuyến tính cùng cặp known plaintext-ciphertext để suy ra bit khóa.
5. Tấn công thời gian (Timing Attacks)
Khai thác bảo mật: kẻ tấn công quan sát thời gian phản hồi hệ thống đối với các đầu vào khác nhau để tìm lỗ hổng, dẫn xuất dữ liệu nhạy cảm/bí mật. Loại tấn công kênh bên (side-channel attack).
Cho phép trích xuất bí mật trong hệ thống bảo mật bằng cách đo thời gian hệ thống phản hồi các truy vấn. Ví dụ: Kocher thiết kế tấn công thời gian bật mí khóa bí mật dùng cho giải mã RSA. Trước đây chỉ dùng cho token phần cứng (smartcards).