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DES算法实现过程分析

2016-09-25 01:02 1. 处理密钥:
1.1 从用户处获得64位密钥.(每第8位为校验位,为使密钥有正确的奇偶校验,每个密钥要有奇 数个”1”位.(本文如未特指，均指二进制位)
1.2 具体过程:
1.2.1 对密钥实施变换,使得变换以后的密钥的各个位与原密钥位对应关系如下表所示:
表一为忽略校验位以后情况

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
57 49 41 33 25 17 9 1 58 50 42 34 26 18 10 2 59 51 43 35 27 19 11 3 60 52 44 36
29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56
63 55 47 39 31 23 15 7 62 54 46 38 30 22 14 6 61 53 45 37 29 21 13 5 28 20 12 4

1.2.2 把变换后的密钥等分成两部分,前28位记为C[0], 后28位记为D[0].
1.2.3 子密钥(共16个)， 从i=1开始。
1.2.3.1 分别对C[i-1],D[i-1]作循环左移来生成C[i],D[i].(共16次)。每次循环左移位数
如下表所示：

循环次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
左移位数 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1

1.2.3.2 串联C[i],D[i]，得到一个56位数，然后对此数作如下变换以产生48位子密钥K[i]。
变换过程如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
14 17 11 24 1 5 3 28 15 6 21 10 23 19 12 4 26 8 16 7 27 20 13 2
25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 （科教论文网 Lw.nsEAc.com编辑整理）
41 52 31 37 47 55 30 40 51 45 33 48 44 49 39 56 34 53 46 42 50 36 29 32

1.2.3.3 按以上计算出16个子密钥。


2．对64位数据块的处理：
2．1 把数据分成64位的数据块，不够64位的以适当的方式填补。
2．2对数据块作变换。

bit goes to bit bit goes to bit
58 1 57 33
50 2 49 34
42 3 41 35
34 4 33 36
26 5 25 37
18 6 17 38
10 7 9 39
2 8 1 40
60 9 59 41
52 10 51 42
44 11 43 43
36 12 35 44
28 13 27 45
20 14 19 46
12 15 11 47
4 16 3 48
62 17 61 49
54 18 53 50
46 19 45 51
38 20 37 52
30 21 29 53
22 22 21 54
14 23 13 55
6 24 5 56
64 25 63 57
56 26 55 58
48 27 47 59
40 28 39 60

32 29 31 61
24 30 23 62
16 31 15 63
8 32 7 64

2．3 将变换后的数据块等分成前后两部分，前32位记为L[0],后32位记为R[0]。
2．4 用16个子密钥对数据加密。
2．4．1 根据下面的扩冲函数E，扩展32位的成48位

bit goes to bit bit goes to bit bit goes to bit bit goes to bit
32 1 8 13 16 25 24 37
1 2 9 14 17 26 25 38
2 3 10 15 18 27 26 39 （转载自http://zw.nseac.coM科教作文网）
3 4 11 16 19 28 27 40
4 5 12 17 20 29 28 41
5 6 13 18 21 30 29 42
4 7 12 19 20 31 28 43
5 8 13 20 21 32 29 44
6 9 14 21 22 33 30 45
7 10 15 22 23 34 31 46
8 11 16 23 24 35 32 47
9 12 17 24 25 36 1 48

2．4．2 用E{R[i-1]}与K[i]作异或运算。
2．4．3 把所得的48位数分成8个6位数。1-6位为B[1]，7-12位为B[2],……43-48位为B[8]。
2．4．4 用S密箱里的值替换B[j]。从j=1开始。S密箱里的值为4位数，共8个S密箱
2．4．4．1 取出B[j]的第1和第6位串联起来成一个2位数，记为m.。m即是S密箱里用来替换
B[j]的数所在的列数。
2．4．4．2 取出B[j]的第2至第5位串联起来成一个4位数，记为n。n即是S密箱里用来替换
B[j]的数所在的行数。
2．4．4．3 用S密箱里的值S[j][ m][ n]替换B[j]。8个S密箱如下所示：

--------
S-BOXES1

Binary d1d6 => 00 01 10 11
\/ d2..d5 \/ Dec 0 1 2 3
0000 0 14 0 4 15
0001 1 4 15 1 12
0010 2 13 7 14 8
0011 3 1 4 8 2
0100 4 2 14 13 4
0101 5 15 2 6 9
0110 6 11 13 2 1
0111 7 8 1 11 7
1000 8 3 10 15 5
1001 9 10 6 12 11
1010 10 6 12 9 3
1011 11 12 11 7 14 您可以访问中国科教评价网（www.NsEac.com）查看更多相关的文章。
1100 12 5 9 3 10
1101 13 9 5 10 0
1110 14 0 3 5 6
1111 15 7 8 0 13

--------
S-BOXES2

binary d1d6 => 00 01 10 11
\/ d2..d5 \/ dec 0 1 2 3
0000 0 15 3 0 13
0001 1 1 13 14 8
0010 2 8 4 7 10
0011 3 14 7 11 1
0100 4 6 15 10 3
0101 5 11 2 4 15
0110 6 3 8 13 4
0111 7 4 14 1 2
1000 8 9 12 5 11
1001 9 7 0 8 6
1010 10 2 1 12 7

1011 11 13 10 6 12
1100 12 12 6 9 0
1101 13 0 9 3 5
1110 14 5 11 2 14
1111 15 10 5 15 9

--------
S-BOXES3

binary d1d6 => 00 01 10 11
\/ d2..d5 \/ dec 0 1 2 3
0000 0 10 13 13 1
0001 1 0 7 6 10
0010 2 9 0 4 13
0011 3 14 9 9 0
0100 4 6 3 8 6
0101 5 3 4 15 9
0110 6 15 6 3 8
0111 7 5 10 0 7
1000 8 1 2 11 4
1001 9 13 8 1 15
1010 10 12 5 2 14
1011 11 7 14 12 3
1100 12 11 12 5 11
1101 13 4 11 10 5
1110 14 2 15 14 2
1111 15 8 1 7 12

--------
S-BOXES4

binary d1d6 => 00 01 10 11
\/ d2..d5 \/ dec 0 1 2 3
0000 0 7 13 10 3
0001 1 13 8 6 15 （科教作文网http://zw.ΝsΕAc.Com编辑整理）
0010 2 14 11 9 0
0011 3 3 5 0 6
0100 4 0 6 12 10
0101 5 6 15 11 1
0110 6 9 0 7 13
0111 7 10 3 13 8
1000 8 1 4 15 9
1001 9 2 7 1 4
1010 10 8 2 3 5
1011 11 5 12 14 11
1100 12 11 1 5 12
1101 13 12 10 2 7
1110 14 4 14 8 2
1111 15 15 9 4 14

--------
S-BOXES5

binary d1d6 => 00 01 10 11
\/ d2..d5 \/ dec 0 1 2 3
0000 0 2 14 4 11
0001 1 12 11 2 8
0010 2 4 2 1 12
0011 3 1 12 11 7
0100 4 7 4 10 1
0101 5 10 7 13 14
0110 6 11 13 7 2
0111 7 6 1 8 13
1000 8 8 5 15 6
1001 9 5 0 9 15
1010 10 3 15 12 0
1011 11 15 10 5 9
1100 12 13 3 6 10
1101 13 0 9 3 4
1110 14 14 8 0 5
1111 15 9 6 14 3

--------
S-BOXES6

binary d1d6 => 00 01 10 11
\/ d2..d5 \/ dec 0 1 2 3
0000 0 12 10 9 4
0001 1 1 15 14 3
0010 2 10 4 15 2
0011 3 15 2 5 12
0100 4 9 7 2 9
0101 5 2 12 8 5
0110 6 6 9 12 15
0111 7 8 5 3 10
1000 8 0 6 7 11
1001 9 13 1 0 14
1010 10 3 13 4 1

1011 11 4 14 10 7
1100 12 14 0 1 6
1101 13 7 11 13 0
1110 14 5 3 11 8
1111 15 11 8 6 13

--------
S-BOXES7

binary d1d6 => 00 01 10 11
\/ d2..d5 \/ dec 0 1 2 3
0000 0 4 13 1 6
0001 1 11 0 4 11
0010 2 2 11 11 13
0011 3 14 7 13 8
0100 4 15 4 12 1
0101 5 0 9 3 4
0110 6 8 1 7 10
0111 7 13 10 14 7
1000 8 3 14 10 9
1001 9 12 3 15 5
1010 10 9 5 6 0
1011 11 7 12 8 15
1100 12 5 2 0 14
1101 13 10 15 5 2
1110 14 6 8 9 3
1111 15 1 6 2 12

--------
S-BOXES8

binary d1d6 => 00 01 10 11
\/ d2..d5 \/ dec 0 1 2 3
0000 0 13 1 7 2
0001 1 2 15 11 1
0010 2 8 13 4 14
0011 3 4 8 1 7
0100 4 6 10 9 4
0101 5 15 3 12 10
0110 6 11 7 14 8
0111 7 1 4 2 13
1000 8 10 12 0 15
1001 9 9 5 6 12
1010 10 3 6 10 9
1011 11 14 11 13 0
1100 12 5 0 15 3
1101 13 0 14 3 5
1110 14 12 9 5 6
1111 15 7 2 8 11

2．4．4．4 返回2．4．4．1直至8个数据块都被替换。
2．4．5 把B[1]至B[8] 顺序串联起来得到一个32位数。对这个数做如下变换：

bit goes to bit bit goes to bit
16 1 2 17
7 2 8 18
20 3 24 19
21 4 14 20
29 5 32 21
12 6 27 22
28 7 3 23
17 8 9 24
1 9 19 25
15 10 13 26
23 11 30 27
26 12 6 28
5 13 22 29
18 14 11 30
31 15 4 31
10 16 25 32

2．4．6 把得到的结果与L[i-1]作异或运算。把结果賦给R[i]。
2．4．7 把R[i-1]的值賦给L[i]。
2．4．8 从2．4．1循环执行，直到K[16]也被用到。
2．5 把R[16]和L[16] 顺序串联起来得到一个64位数。对这个数实施2．2变换的逆变换。

以上就是DES算法如何加密一段64位数据块。解密时用同样的过程，只需把16个子密钥的
顺续颠倒过来，的顺序为K[16]，K[15]，K[14]，。。。。K[1]。