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DES算法实现过程期刊论文发表

来源: 树人论文网发表时间:2013-08-16
简要: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. 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 计算子密钥(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

  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 按以上方法计算出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

  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

  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

  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。把计算结果賦给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,应用的顺序为K[16],K[15],K[14],。。。。K[1]。