信息安全基础--DES算法 | Jimmy Huang’s Blog²

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简介

DES算法为密码体制中的对称密码体制，又被称为美国数据加密标准，是1972年美国IBM公司研制的对称密码体制加密算法。DES是一种对称密码，即其加密过程和解密过程使用相同的密钥，与几乎所有现代分组加密一样，DES也是一种迭代算法。D ES对明文中每个分组对加密过程都包含16轮，且每轮都操作完全相同

实现原理

主要流程

加密

一、了解几个概念

初始置换/逆初始置换

按照一定的规则，将原来的64位二进制位重新排序表中数字的意思是。第一个格子中是58，意味着将64位二进制码中第58位的值，放到第一个格子的位置中，以此类推

f函数

f函数首先将输入经过扩展置换，将32位的输入扩展为48位。

将48位结果与第i轮第密钥ki进行XOR(异或)操作

将异或操作第结果送入S盒进行压缩，压缩成32位

将32位的结果送入P盒置换

扩展置换

黑盒压缩

黑盒压缩，也称S盒压缩就是把’48位与ki异或之后‘的结果，进行压缩，压缩成为32位。

使用的方法是将48位二进制码每6个分成1组，一共8组，对应8个黑盒。

下面以第一组为例，假设第一组中的二进制数为100101 经过黑盒压缩，得到了1000

以下为8个黑盒

P盒置换

和上面初始置换的用法一样，表不同而已

密钥编排

密钥编排从原始的56位密钥中得到16个轮密钥k，其中每个轮密钥ki都是48位。

轮密钥的另一个术语叫子密钥。

PC-1

PC-2

二、具体流程

明文输入后，经过 初始置换，打乱了顺序。

经过初始置换被分成了 L0 和 R0 两部分

R0 经过 f 函数 得到的输出与 L0 进行异或操作，得到的输出作为下一轮的 R1

R0 作为下一轮的 L1

经过很多轮之后，将 L16 与 R16 交换左右之后，再进行一个 逆初始置换

则得到密文

f 函数中

Ri-1 经过 扩展置换 得到了 48 位的输出

将 48 位输出与 ki 进行异或，

将***异或***后的输出进行 S 盒压缩成 32 位

再进行 P 盒置换，得到输出，作为 f 函数的输出

密钥编排中

DES 输入的密钥通常是 64 位，其中每第 8 个位都作为前面 7 位的一个奇校验位。

所以将 64 位密钥进行 PC-1 得到 56 位，是将校验位全部去掉了

PC-1 的置换 和初始置换思路一样

将 PC-1 的输出分成长度均为 28 位的两部分

将两部分周期性地向左移动一或两位（即 循环移位 ），移动的具体位数取决于轮数 i

在第 i=1，2，9，16 轮中，左右两部分向 左移动一位

在 i != 1、2、9、16 轮时候，左右两部分向 左移动两位

经过 PC-2 后得到的 48 位输出作为 ki

参考资料

《深入浅出密码学》--Christof Paar,Jan Pelzl

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