DESKey是否保留无效的奇偶校验位？

Question

根据DES规范，密钥的每个字节的最后一位用于错误检测(每个字节应具有奇数奇偶校验)。因此，有效密钥长度是56位，而不是64位。

然而，在许多使用情况下，这些奇偶校验位不被校验。有时它们甚至被用于完全不同的目的:例如，Mifare DESFire卡将密钥版本存储在这些位中，即使最初的纠错目的丢失了。

Java Card实现如何处理这些位？让我们来看看这段代码：

DESKey desKey = ... //a single DES key instance
byte[] inputKey = new byte[8];
inputKey[7] = (byte) 0x03; //explicitly invalid parity bit in the last byte
desKey.setKey(inputKey, (short) 0);
byte[] outputKey = new byte[8];
desKey.getKey(outputKey, (short) 0);

是否可以保证inputKey和outputKey阵列最终将包含相同的数据，即使inputKey中的奇偶校验位无效？我对几种类型的卡进行了几次实验，它们都保留了我放入奇偶校验位中的任何数据，但我在Java card规范中没有发现任何提到这种行为是有保证的。

这段信息对我来说非常重要；否则我将不得不存储与密钥实例分开的“无效奇偶校验位”。

Answer 1

如果它不在规范中，那么就不能保证。这真的很简单；对于卡片实现者，没有单独的规范来说明(如果有，可能会在不涉及原始定义的情况下进行更改)。

在攻击方面，对键的操作可能会很棘手。因此，要保持密钥数据的完整性，而不是使用通用CPU遍历密钥位，有很多要说的。此外，当对密钥数据执行诸如使用散列函数计算密钥校验值或使用与MAC (对称签名)的输入相同的密钥等其他操作时，这可能是棘手的。

当然，使用您自己的代码对密钥位执行奇偶校验操作是完全可能的。您可以将结果与测试向量或使用Java SecretKeyFactory生成的键进行比较。但是，由于在密钥计算中不使用奇偶校验位，因此只有当您想要将密钥导出到设备外时才需要这样做。但是，请再次注意，在关键数据上执行额外的操作是危险的，可能会破坏所有类型的安全测试/证明/认证。

请注意，大多数Java Card实现(或者更确切地说，底层芯片的硬件)很可能会对所有持久(EEPROM/闪存)存储器执行校验和。密钥也很可能受到Java Card实现(或底层之一)的保护。因此，关于防止数据意外更改的问题:我不会太担心。为此，您不需要DES奇偶校验位。

好了，我想做点小事，下面是Java Card代码，您可以自己设置奇偶校验(如果您不介意，我将让您来做for循环和内联等工作)。这些计算应该是(接近)恒定时间。

/**
 * This method takes byte value <code>b</code> and then sets or unsets the least significant bit
 * of that value in such a way that the parity of <code>b</code> is odd.
 * So this method returns either <code>b</code> or <code>b ^ 1</code>.
 * 
 * @param b the byte value
 * @return <code>b</code> with DES parity
 */
public static byte makeDESParity(final byte b) {
    byte x = b;
    // trick to calculate odd parity in the lsb of x
    x ^= x >>> 4;
    x ^= x >>> 2;
    x ^= x >>> 1;
    // but we want even parity in the lsb: ~x
    // get the least significant bit: ~x & 1
    // xor that with b: ~x & 1 ^ b
    return (byte) (~x & 1 ^ b);
}

/**
 * This method takes byte value <code>b</code> and returns true if and only if
 * the byte has odd parity.
 * 
 * @param b the byte value
 * @return true if <code>b</code> has DES parity
 */
public static boolean hasDESParity(byte b) {
    // trick to calculate odd parity in the lsb of b
    b ^= b >>> 4;
    b ^= b >>> 2;
    b ^= b >>> 1;
    // check if last bit has indeed been set
    return (b & 1) != 0;
}