DES

2020-03-17  本文已影响0人  0HP

DES:Data Encryption Standard(一种分组对称加密算法)
所需参数:64 bits 明文数据;64 bits 初始密钥;各种置换盒

零、算法基本框架

DES(图片来源:百度百科)

基本步骤:

  1. 将64位明文 P 数据丢进IP置换表,得到新的64位数据 P_0
  2. P_0 分为左右各32位的数据
  3. 然后进行如下公式的运算16轮
    L_i=R_{i-1}
    R_i=L_{i-1} XOR\ f(R_{i-1},K_i)
    其中K_i为每一轮的子密钥
  4. 将步骤3计算完的左右32位数据进行合并,得到64位数据,然后丢进逆IP置换盒,得到密文输出
IP置换表

表中的数字代表位置的置换;即第58位的比特数据置换到第一位。。。

幺、密钥扩展——生成16轮子密钥

基本步骤:
(1) 64bits的密钥,除每字节最低位外(第8、16、24、32、40、48、56、64位),其余56位做查表置换(记为T1表)。得到56bits K'
(2) 将得到的 K_0' 分为左右各28bits的两部分C_0,D_0
(3) 对这两部分做循环左移操作,移动的位数根据轮数查表(记为R)可得,输出 C_1,D_1
(4) 合并 C_1,D_1 ,得到56bits, 将这56bits密钥 C_1||D_1 ,除第9、18、22、25、35、38、43、54位,其余做查表置换(记为T2表),得到48bits,这就是K_1
(5) 对 C_1,D_1 分别做循环左移(位数查表),得到 C_2,D_2
(6) 重复步骤(4)(5), 直到得到16轮的密钥,即计算到 K_{16}

T1
T2
R

二、 f 函数

基本步骤
(1) 对数据进行扩展:f函数的输入是32bits的 R_i 以及48bits 的 K_i 。所以,对32bits的 R_i重复某些位的数据(扩散表), 得到48bits的数据。
(2) 对新的48bits的数据与 48bits 的R_iXOR 操作。得到48bits的 R_i'
(3) 将 48bits 的 R_i 以每6位为一组,分为8组数据。将这8组数据分别代入8个不同的S盒里置换,然后再合并,得到新的32bits数据(每个S盒输入6位,输出4位)。
(4) 将得到的32bits数据做P盒置换,得到新的32bits数据。这就是f函数输出。

S盒置换规则:S盒是4*16的二维表。输入的6位数据,取第一位和最末位得到行数,取中间四位作为列数,然后查询对应坐标里的数据,输出这个数据
例子:

S盒置换例子 扩散表 S盒 P盒

三、解密

DES是对称加密算法,解密算法和加密算法相同,密钥也相同,只是顺序相反。
即加密过程每一轮秘钥使用是 K_1K_2...K_{16} ,而解密过程每一轮的密钥使用是K_{16}K_{15}...K_1
在解密算法子密钥的生成过程中,算法不变,只是将循环左移改为循环右移,位数与加密时相同。

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