數據加密演算法DES
數據加密演算法(Data Encryption Algorithm,DEA)的數據加密標准(Data Encryption Standard,DES)是規范的描述,它出自 IBM 的研究工作,並在 1997 年被美國政府正式採納。它很可能是使用最廣泛的秘鑰系統,特別是在保護金融數據的安全中,最初開發的 DES 是嵌入硬 件中的。通常,自動取款機(Automated Teller Machine,ATM)都使用 DES。
DES 使用一個 56 位的密鑰以及附加的 8 位奇偶校驗位,產生最大 64 位的分組大小。這是一個迭代的分組密碼,使用稱為 Feistel 的技術,其中將加密的文本塊分成兩半。使用子密鑰對其中一半應用循環功能,然後將輸出與另一半進行「異或」運算;接著交換這兩半,這一過程會繼續下去,但最後一個循環不交換。DES 使用 16 個循環。
攻擊 DES 的主要形式被稱為蠻力的或徹底密鑰搜索,即重復嘗試各種密鑰直到有一個符合為止。如果 DES 使用 56 位的密鑰,則可能的密鑰數量是 2 的 56 次方個。隨著計算機系統能力的不斷發展,DES 的安全性比它剛出現時會弱得多,然而從非關鍵性質的實際出發,仍可以認為它是足夠的。不過 ,DES 現在僅用於舊系統的鑒定,而更多地選擇新的加密標准 — 高級加密標准(Advanced Encryption Standard,AES)。
DES 的常見變體是三重 DES,使用 168 位的密鑰對資料進行三次加密的一種機制;它通常(但非始終)提供極其強大的安全性。如果三個 56 位的子元素都相同,則三重 DES 向後兼容 DES。
IBM 曾對 DES 擁有幾年的專利權,但是在 1983 年已到期,並且處於公有范圍中,允許在特定條件下可以免除專利使用費而使用。
2. 求DES加密演算法詳解拜託了各位 謝謝
DES加密演算法是分組加密演算法,明文以64位為單位分成塊。64位數據在64位密鑰的控制下,經過初始變換後,進行16輪加密迭代:64位數據被分成左右兩半部分,每部分32位,密鑰與右半部分相結合,然後再與左半部分相結合,結果作為新的右半部分;結合前的右半部分作為新的左半部分。這一系列步驟組成一輪。這種輪換要重復16次。最後一輪之後,再進行初始置換的逆置換,就得到了64位的密文。 DES的加密過程可分為加密處理,加密變換和子密鑰生成幾個部分組成。 1.加密處理過程 (1)初始變換。加密處理首先要對64位的明文按表1所示的初始換位表IP進行變換。表中的數值表示輸入位被置換後的新位置。例如輸入的第58位,在輸出的時候被置換到第1位;輸入的是第7位,在輸出時被置換到第64位。 (2)加密處理。上述換位處理的輸出,中間要經過16輪加密變換。初始換位的64位的輸出作為下一次的輸入,將64位分為左、右兩個32位,分別記為L0和R0,從L0、R0到L16、R16,共進行16輪加密變換。其中,經過n輪處理後的點左右32位分別為Ln和Rn,則可做如下定義: Ln=Rn-1 Rn=Ln-1 其中,kn是向第n輪輸入的48位的子密鑰,Ln-1和Rn-1分別是第n-1輪的輸出,f是Mangler函數。 (3)最後換位。進行16輪的加密變換之後,將L16和R16合成64位的數據,再按照表2所示的 最後換位表進行IP-1的換位,得到64位的密文,這就是DES演算法加密的結果。 2.加密變換過程 通過重復某些位將32位的右半部分按照擴展表3擴展換位表擴展為48位,而56位的密鑰先移位然後通過選擇其中的某些位減少至48位,48位的右半部分通過異或操作和48位的密鑰結合,並分成6位的8個分組,通過8個S-盒將這48位替代成新的32位數據,再將其置換一次。這些S-盒輸入6位,輸出4位。 一個S盒中具有4種替換表(行號用0、1、2、3表示),通過輸入的6位的開頭和末尾兩位選定行,然後按選定的替換表將輸入的6位的中間4位進行替代,例如:當向S1輸入011011時,開頭和結尾的組合是01,所以選中編號為1的替代表,根據中間4位1101,選定第13列,查找表中第1行第13列所示的值為5,即輸出0101,這4位就是經過替代後的值。按此進行,輸出32位,再按照表4 單純換位表P進行變換,這樣就完成了f(R,K)的變換 3.子密鑰生成過程 鑰通常表示為64位的自然數,首先通過壓縮換位PC-1去掉每個位元組的第8位,用作奇偶校驗,因此,密鑰去掉第8、16、24……64位減至56位,所以實際密鑰長度為56位,而每輪要生成48位的子密鑰。 輸入的64位密鑰,首先通過壓縮換位得到56位的密鑰,每層分成兩部分,上部分28位為C0,下部分為D0。C0和D0依次進行循環左移操作生成了C1和D1,將C1和D1合成56位,再通過壓縮換位PC-2輸出48位的子密鑰K1,再將C1和D1進行循環左移和PC-2壓縮換位,得到子密鑰K2......以此類推,得到16個子密鑰。密鑰壓縮換位表如表6所示。在產生子密鑰的過程中,L1、L2、L9、L16是循環左移1位,其餘都是左移2位,左移次數如表7所示。 詳細信息見 http://www.studa.net/yingyong/100126/11085967.html
3. DES加密演算法原理
網路安全通信中要用到兩類密碼演算法,一類是對稱密碼演算法,另一類是非對稱密碼演算法。對稱密碼演算法有時又叫傳統密碼演算法、秘密密鑰演算法或單密鑰演算法,非對稱密碼演算法也叫公開密鑰密碼演算法或雙密鑰演算法。對稱密碼演算法的加密密鑰能夠從解密密鑰中推算出來,反過來也成立。在大多數對稱演算法中,加密解密密鑰是相同的。它要求發送者和接收者在安全通信之前,商定一個密鑰。對稱演算法的安全性依賴於密鑰,泄漏密鑰就意味著任何人都能對消息進行加密解密。只要通信需要保密,密鑰就必須保密。
對稱演算法又可分為兩類。一次只對明文中的單個位(有時對位元組)運算的演算法稱為序列演算法或序列密碼。另一類演算法是對明文的一組位進行運算,這些位組稱為分組,相應的演算法稱為分組演算法或分組密碼。現代計算機密碼演算法的典型分組長度為64位――這個長度既考慮到分析破譯密碼的難度,又考慮到使用的方便性。後來,隨著破譯能力的發展,分組長度又提高到128位或更長。
常用的採用對稱密碼術的加密方案有5個組成部分(如圖所示)
1)明文:原始信息。
2)加密演算法:以密鑰為參數,對明文進行多種置換和轉換的規則和步驟,變換結果為密文。
3)密鑰:加密與解密演算法的參數,直接影響對明文進行變換的結果。
4)密文:對明文進行變換的結果。
5)解密演算法:加密演算法的逆變換,以密文為輸入、密鑰為參數,變換結果為明文。
對稱密碼當中有幾種常用到的數學運算。這些運算的共同目的就是把被加密的明文數碼盡可能深地打亂,從而加大破譯的難度。
◆移位和循環移位
移位就是將一段數碼按照規定的位數整體性地左移或右移。循環右移就是當右移時,把數碼的最後的位移到數碼的最前頭,循環左移正相反。例如,對十進制數碼12345678循環右移1位(十進制位)的結果為81234567,而循環左移1位的結果則為23456781。
◆置換
就是將數碼中的某一位的值根據置換表的規定,用另一位代替。它不像移位操作那樣整齊有序,看上去雜亂無章。這正是加密所需,被經常應用。
◆擴展
就是將一段數碼擴展成比原來位數更長的數碼。擴展方法有多種,例如,可以用置換的方法,以擴展置換表來規定擴展後的數碼每一位的替代值。
◆壓縮
就是將一段數碼壓縮成比原來位數更短的數碼。壓縮方法有多種,例如,也可以用置換的方法,以表來規定壓縮後的數碼每一位的替代值。
◆異或
這是一種二進制布爾代數運算。異或的數學符號為⊕ ,它的運演算法則如下:
1⊕1 = 0
0⊕0 = 0
1⊕0 = 1
0⊕1 = 1
也可以簡單地理解為,參與異或運算的兩數位如相等,則結果為0,不等則為1。
◆迭代
迭代就是多次重復相同的運算,這在密碼演算法中經常使用,以使得形成的密文更加難以破解。
下面我們將介紹一種流行的對稱密碼演算法DES。
DES是Data Encryption Standard(數據加密標准)的縮寫。它是由IBM公司研製的一種對稱密碼演算法,美國國家標准局於1977年公布把它作為非機要部門使用的數據加密標准,三十年來,它一直活躍在國際保密通信的舞台上,扮演了十分重要的角色。
DES是一個分組加密演算法,典型的DES以64位為分組對數據加密,加密和解密用的是同一個演算法。它的密鑰長度是56位(因為每個第8 位都用作奇偶校驗),密鑰可以是任意的56位的數,而且可以任意時候改變。其中有極少數被認為是易破解的弱密鑰,但是很容易避開它們不用。所以保密性依賴於密鑰。
DES加密的演算法框架如下:
首先要生成一套加密密鑰,從用戶處取得一個64位長的密碼口令,然後通過等分、移位、選取和迭代形成一套16個加密密鑰,分別供每一輪運算中使用。
DES對64位(bit)的明文分組M進行操作,M經過一個初始置換IP,置換成m0。將m0明文分成左半部分和右半部分m0 = (L0,R0),各32位長。然後進行16輪完全相同的運算(迭代),這些運算被稱為函數f,在每一輪運算過程中數據與相應的密鑰結合。
在每一輪中,密鑰位移位,然後再從密鑰的56位中選出48位。通過一個擴展置換將數據的右半部分擴展成48位,並通過一個異或操作替代成新的48位數據,再將其壓縮置換成32位。這四步運算構成了函數f。然後,通過另一個異或運算,函數f的輸出與左半部分結合,其結果成為新的右半部分,原來的右半部分成為新的左半部分。將該操作重復16次。
經過16輪迭代後,左,右半部分合在一起經過一個末置換(數據整理),這樣就完成了加密過程。
加密流程如圖所示。
DES解密過程:
在了解了加密過程中所有的代替、置換、異或和循環迭代之後,讀者也許會認為,解密演算法應該是加密的逆運算,與加密演算法完全不同。恰恰相反,經過密碼學家精心設計選擇的各種操作,DES獲得了一個非常有用的性質:加密和解密使用相同的演算法!
DES加密和解密唯一的不同是密鑰的次序相反。如果各輪加密密鑰分別是K1,K2,K3…K16,那麼解密密鑰就是K16,K15,K14…K1。這也就是DES被稱為對稱演算法的理由吧。
至於對稱密碼為什麼能對稱? DES具體是如何操作的?本文附錄中將做進一步介紹,有興趣的讀者不妨去讀一讀探個究竟
4.DES演算法的安全性和發展
DES的安全性首先取決於密鑰的長度。密鑰越長,破譯者利用窮舉法搜索密鑰的難度就越大。目前,根據當今計算機的處理速度和能力,56位長度的密鑰已經能夠被破解,而128位的密鑰則被認為是安全的,但隨著時間的推移,這個數字也遲早會被突破。
另外,對DES演算法進行某種變型和改進也是提高DES演算法安全性的途徑。
例如後來演變出的3-DES演算法使用了3個獨立密鑰進行三重DES加密,這就比DES大大提高了安全性。如果56位DES用窮舉搜索來破譯需要2∧56次運算,而3-DES 則需要2∧112次。
又如,獨立子密鑰DES由於每輪都使用不同的子密鑰,這意味著其密鑰長度在56位的基礎上擴大到768位。DES還有DESX、CRYPT、GDES、RDES等變型。這些變型和改進的目的都是為了加大破譯難度以及提高密碼運算的效率
4. 對稱加密演算法之DES介紹
DES (Data Encryption Standard)是分組對稱密碼演算法。
DES演算法利用 多次組合替代演算法 和 換位演算法 ,分散和錯亂的相互作用,把明文編製成密碼強度很高的密文,它的加密和解密用的是同一演算法。
DES演算法,是一種 乘積密碼 ,其在演算法結構上主要採用了 置換 、 代替 、 模二相加 等函數,通過 輪函數 迭代的方式來進行計算和工作。
DES演算法也會使用到數據置換技術,主要有初始置換 IP 和逆初始置換 IP^-1 兩種類型。DES演算法使用置換運算的目的是將原始明文的所有格式及所有數據全部打亂重排。而在輪加密函數中,即將數據全部打亂重排,同時在數據格式方面,將原有的32位數據格式,擴展成為48位數據格式,目的是為了滿足S盒組對數據長度和數據格式規范的要求。
一組數據信息經過一系列的非線性變換以後,很難從中推導出其計算的過程和使用的非線性組合;但是如果這組數據信息使用的是線性變換,計算就容易的多。在DES演算法中,屬於非線性變換的計算過程只有S盒,其餘的數據計算和變換都是屬於線性變換,所以DES演算法安全的關鍵在於S盒的安全強度。此外,S盒和置換IP相互配合,形成了很強的抗差分攻擊和抗線性攻擊能力,其中抗差分攻擊能力更強一些。
DES演算法是一種分組加密機制,將明文分成N個組,然後對各個組進行加密,形成各自的密文,最後把所有的分組密文進行合並,形成最終的密文。
DES加密是對每個分組進行加密,所以輸入的參數為分組明文和密鑰,明文分組需要置換和迭代,密鑰也需要置換和循環移位。在初始置換IP中,根據一張8*8的置換表,將64位的明文打亂、打雜,從而提高加密的強度;再經過16次的迭代運算,在這些迭代運算中,要運用到子密鑰;每組形成的初始密文,再次經過初始逆置換 IP^-1 ,它是初始置換的逆運算,最後得到分組的最終密文。
圖2右半部分,給出了作用56比特密鑰的過程。DES演算法的加密密鑰是64比特,但是由於密鑰的第n*8(n=1,2…8)是校驗(保證含有奇數個1),因此實際參與加密的的密鑰只有 56比特 。開始時,密鑰經過一個置換,然後經過循環左移和另一個置換分別得到子密鑰ki,供每一輪的迭代加密使用。每輪的置換函數都一樣,但是由於密鑰位的重復迭代使得子密鑰互不相同。
DES演算法 利用多次組合替代演算法和換位演算法,分散和錯亂的相互作用,把明文編製成密碼強度很高的密文,它的加密和解密用的是同一演算法。
DES演算法詳述:DES對64位明文分組(密鑰56bit)進行操作。
1、 初始置換函數IP:64位明文分組x經過一個初始置換函數IP,產生64位的輸出x0,再將分組x0分成左半部分L0和右半部分R0:即將輸入的第58位換到第一位,第50位換到第2位,…,依次類推,最後一位是原來的第7位。L0、R0則是換位輸出後的兩部分,L0是輸出的左32位,R0是右32位。例,設置換前的輸入值為D1D2D3…D64,則經過初始置換後的結果為:L0=D58D50…D8;R0=D57D49…D7.其置換規則如表1所示。
DES加密過程最後的逆置換 IP^-1 ,是表1的 逆過程 。就是把原來的每一位都恢復過去,即把第1位的數據,放回到第58位,把第2位的數據,放回到第50位。
2、 獲取子密鑰 Ki :DES加密演算法的密鑰長度為56位,一般表示為64位(每個第8位用於奇偶校驗),將用戶提供的64位初始密鑰經過一系列的處理得到K1,K2,…,K16,分別作為 1~16 輪運算的 16個子密鑰 。
(1). 將64位密鑰去掉8個校驗位,用密鑰置換 PC-1 (表2)置換剩下的56位密鑰;
(2). 將56位分成前28位C0和後28位D0,即 PC-1(K56)=C0D0 ;
(3). 根據輪數,這兩部分分別循環左移1位或2位,表3:
(4). 移動後,將兩部分合並成56位後通過壓縮置換PC-2(表4)後得到48位子密鑰,即Ki=PC-2(CiDi).
子密鑰產生如圖2所示:
3、 密碼函數F(非線性的)
(1). 函數F的操作步驟:密碼函數F 的輸入是32比特數據和48比特的子密鑰:
A.擴展置換(E):將數據的右半部分Ri從32位擴展為48位。位選擇函數(也稱E盒),如表5所示:
B.異或:擴展後的48位輸出E(Ri)與壓縮後的48位密鑰Ki作異或運算;
C.S盒替代:將異或得到的48位結果分成八個6位的塊,每一塊通過對應的一個S盒產生一個4位的輸出。
(2)、D、P盒置換:將八個S盒的輸出連在一起生成一個32位的輸出,輸出結果再通過置換P產生一個32位的輸出即:F(Ri,Ki),F(Ri,Ki)演算法描述如圖3,最後,將P盒置換的結果與最初的64位分組的左半部分異或,然後,左、右半部分交換,開始下一輪計算。
4、密文輸出:經過16次迭代運算後,得到L16、R16,將此作為輸入,進行逆置換,即得到密文輸出。逆置換正好是初始置的逆運算。例如,第1位經過初始置換後,處於第40位,而通過逆置換,又將第40位換回到第1位,其逆置換規則如表8所示:
圖4為DES演算法加密原理圖:
DES演算法加密和解密過程採用相同的演算法,並採用相同的加密密鑰和解密密鑰,兩者的區別是:(1)、DES加密是從L0、R0到L15、R15進行變換,而解密時是從L15、R15到L0、R0進行變換的;(2)、加密時各輪的加密密鑰為K0K1…K15,而解密時各輪的解密密鑰為K15K14…K0;(3)、加密時密鑰循環左移,解密時密鑰循環右移。
DES加密過程分析:
(1)、首先要生成64位密鑰,這64位的密鑰經過「子密鑰演算法」換轉後,將得到總共16個子密鑰。將這些子密鑰標識為Kn(n=1,2,…,16)。這些子密鑰主要用於總共十六次的加密迭代過程中的加密工具。
(2)、其次要將明文信息按64位數據格式為一組,對所有明文信息進行分組處理。每一段的64位明文都要經過初試置換IP,置換的目的是將數據信息全部打亂重排。然後將打亂的數據分為左右兩塊,左邊一塊共32位為一組,標識為L0;右邊一塊也是32位為一組,標識為R0.
(3)、置換後的數據塊總共要進行總共十六次的加密迭代過程。加密迭代主要由加密函數f來實現。首先使用子密鑰K1對右邊32位的R0進行加密處理,得到的結果也是32位的;然後再將這個32位的結果數據與左邊32位的L0進行模2處理,從而再次得到一個32位的數據組。我們將最終得到的這個32位組數據,作為第二次加密迭代的L1,往後的每一次迭代過程都與上述過程相同。
(4)、在結束了最後一輪加密迭代之後,會產生一個64位的數據信息組,然後我們將這個64位數據信息組按原有的數據排列順序平均分為左右兩等分,然後將左右兩等分的部分進行位置調換,即原來左等分的數據整體位移至右側,而原來右等分的數據則整體位移至左側,這樣經過合並後的數據將再次經過逆初始置換IP^-1的計算,我們最終將得到一組64位的密文。
DES解密過程分析:DES的解密過程與它的加密過程是一樣的,這是由於DES演算法本身屬於對稱密碼體制演算法,其加密和解密的過程可以共用同一個過程和運算。
DES加密函數f:在DES演算法中,要將64位的明文順利加密輸出成64位的密文,而完成這項任務的核心部分就是加密函數f。加密函數f的主要作用是在第m次的加密迭代中使用子密鑰Km對Km-1進行加密操作。加密函數f在加密過程中總共需要運行16輪。
十六輪迭代演算法:它先將經過置換後的明文分成兩組,每組32位;同時密鑰也被分成了兩組,每組28位,兩組密鑰經過運算,再聯合成一個48位的密鑰,參與到明文加密的運算當中。S盒子,它由8個4*16的矩陣構成,每一行放著0到15的數據,順序各個不同,是由IBM公司設計好的。經過異或運算的明文,是一個48位的數據,在送入到S盒子的時候,被分成了8份,每份6位,每一份經過一個S盒子,經過運算後輸出為4位,即是一個0到15的數字的二進製表示形式。具體運算過程為,將輸入的6位中的第1位為第6位合並成一個二進制數,表示行號,其餘4位也合並成一個二進制數,表示列號。在當前S盒子中,以這個行號和列號為准,取出相應的數,並以二進制的形式表示,輸出,即得到4位的輸出,8個S盒子共計32位。
DES演算法優缺點:
(1)、產生密鑰簡單,但密鑰必須高度保密,因而難以做到一次一密;
(2)、DES的安全性依賴於密鑰的保密。攻擊破解DES演算法的一個主要方法是通過密鑰搜索,使用運算速度非常高的計算機通過排列組合枚舉的方式不斷嘗試各種可能的密鑰,直到破解為止。一般,DES演算法使用56位長的密鑰,通過簡單計算可知所有可能的密鑰數量最多是2^56個。隨著巨型計算機運算速度的不斷提高,DES演算法的安全性也將隨之下降,然而在一般的民用商業場合,DES的安全性仍是足夠可信賴的。
(3)、DES演算法加密解密速度比較快,密鑰比較短,加密效率很高但通信雙方都要保持密鑰的秘密性,為了安全還需要經常更換DES密鑰。
參考鏈接 : https://blog.csdn.net/fengbingchun/article/details/42273257
5. DES 加密演算法是怎樣的一種演算法
DES演算法為密碼體制中的對稱密碼體制,又被稱為美國數據加密標准,是1972年美國IBM公司研製的對稱密碼體制加密演算法。 明文按64位進行分組,密鑰長64位,密鑰事實上是56位參與DES運算(第8、16、24、32、40、48、56、64位是校驗位, 使得每個密鑰都有奇數個1)分組後的明文組和56位的密鑰按位替代或交換的方法形成密文組的加密方法。
不過目前DES演算法已經算是比較過時了,大家一般都使用AES演算法來做對稱加密。
6. DES是一種什麼加密演算法,其密鑰長度為56 bit,3DES是基於DES的加密方式,對明文
des是一直對稱加密演算法,就是加密的密鑰和解密的密鑰是一樣的。DES 使用一個 56 位的密鑰以及附加的 8 位奇偶校驗位,來生成最大64bit的分組大小。
DES 的常見變體是3 DES,使用 168 位的密鑰對資料進行三次加密的一種機制;它通常(但非始終)提供極其強大的安全性。如果三個 56 位的子元素都相同,則三重 DES 向後兼容 DES。
7. DES 加密演算法是怎樣的一種演算法要通俗解釋..
1977年1月,美國政府頒布:採納IBM公司設計的方案作為非機密數據的正式數據加密標准(DES棗Data Encryption Standard)。
目前在國內,隨著三金工程尤其是金卡工程的啟動,DES演算法在POS、ATM、磁卡及智能卡(IC卡)、加油站、高速公路收費站等領域被廣泛應用,以此來實現關鍵數據的保密,如信用卡持卡人的PIN的加密傳輸,IC卡與POS間的雙向認證、金融交易數據包的MAC校驗等,均用到DES演算法。
DES演算法的入口參數有三個:Key、Data、Mode。其中Key為8個位元組共64位,是DES演算法的工作密鑰;Data也為8個位元組64位,是要被加密或被解密的數據;Mode為DES的工作方式,有兩種:加密或解密。
DES演算法是這樣工作的:如Mode為加密,則用Key 去把數據Data進行加密, 生成Data的密碼形式(64位)作為DES的輸出結果;如Mode為解密,則用Key去把密碼形式的數據Data解密,還原為Data的明碼形式(64位)作為DES的輸出結果。在通信網路的兩端,雙方約定一致的Key,在通信的源點用Key對核心數據進行DES加密,然後以密碼形式在公共通信網(如電話網)中傳輸到通信網路的終點,數據到達目的地後,用同樣的Key對密碼數據進行解密,便再現了明碼形式的核心數據。這樣,便保證了核心數據(如PIN、MAC等)在公共通信網中傳輸的安全性和可靠性。
通過定期在通信網路的源端和目的端同時改用新的Key,便能更進一步提高數據的保密性,這正是現在金融交易網路的流行做法。
DES演算法詳述
DES演算法把64位的明文輸入塊變為64位的密文輸出塊,它所使用的密鑰也是64位,整個演算法的主流程圖如下:
其功能是把輸入的64位數據塊按位重新組合,並把輸出分為L0、R0兩部分,每部分各長32位,其置換規則見下表:
58,50,12,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,
62,54,46,38,30,22,14,6,64,56,48,40,32,24,16,8,
57,49,41,33,25,17, 9,1,59,51,43,35,27,19,11,3,
61,53,45,37,29,21,13,5,63,55,47,39,31,23,15,7,
即將輸入的第58位換到第一位,第50位換到第2位,...,依此類推,最後一位是原來的第7位。L0、R0則是換位輸出後的兩部分,L0是輸出的左32位,R0 是右32位,例:設置換前的輸入值為D1D2D3......D64,則經過初始置換後的結果為:L0=D58D50...D8;R0=D57D49...D7。
經過16次迭代運算後。得到L16、R16,將此作為輸入,進行逆置換,即得到密文輸出。逆置換正好是初始置的逆運算,例如,第1位經過初始置換後,處於第40位,而通過逆置換,又將第40位換回到第1位,其逆置換規則如下表所示:
40,8,48,16,56,24,64,32,39,7,47,15,55,23,63,31,
38,6,46,14,54,22,62,30,37,5,45,13,53,21,61,29,
36,4,44,12,52,20,60,28,35,3,43,11,51,19,59,27,
34,2,42,10,50,18,58 26,33,1,41, 9,49,17,57,25,
放大換位表
32, 1, 2, 3, 4, 5, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 8, 9, 10,11,
12,13,12,13,14,15,16,17,16,17,18,19,20,21,20,21,
22,23,24,25,24,25,26,27,28,29,28,29,30,31,32, 1,
單純換位表
16,7,20,21,29,12,28,17, 1,15,23,26, 5,18,31,10,
2,8,24,14,32,27, 3, 9,19,13,30, 6,22,11, 4,25,
在f(Ri,Ki)演算法描述圖中,S1,S2...S8為選擇函數,其功能是把6bit數據變為4bit數據。下面給出選擇函數Si(i=1,2......8)的功能表:
選擇函數Si
S1:
14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7,
0,15,7,4,14,2,13,1,10,6,12,11,9,5,3,8,
4,1,14,8,13,6,2,11,15,12,9,7,3,10,5,0,
15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13,
S2:
15,1,8,14,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10,
3,13,4,7,15,2,8,14,12,0,1,10,6,9,11,5,
0,14,7,11,10,4,13,1,5,8,12,6,9,3,2,15,
13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9,
S3:
10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8,
13,7,0,9,3,4,6,10,2,8,5,14,12,11,15,1,
13,6,4,9,8,15,3,0,11,1,2,12,5,10,14,7,
1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12,
S4:
7,13,14,3,0,6,9,10,1,2,8,5,11,12,4,15,
13,8,11,5,6,15,0,3,4,7,2,12,1,10,14,9,
10,6,9,0,12,11,7,13,15,1,3,14,5,2,8,4,
3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14,
S5:
2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9,
14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6,
4,2,1,11,10,13,7,8,15,9,12,5,6,3,0,14,
11,8,12,7,1,14,2,13,6,15,0,9,10,4,5,3,
S6:
12,1,10,15,9,2,6,8,0,13,3,4,14,7,5,11,
10,15,4,2,7,12,9,5,6,1,13,14,0,11,3,8,
9,14,15,5,2,8,12,3,7,0,4,10,1,13,11,6,
4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13,
S7:
4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1,
13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6,
1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2,
6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12,
S8:
13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7,
1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2,
7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8,
2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11,
在此以S1為例說明其功能,我們可以看到:在S1中,共有4行數據,命名為0,1、2、3行;每行有16列,命名為0、1、2、3,......,14、15列。
現設輸入為: D=D1D2D3D4D5D6
令:列=D2D3D4D5
行=D1D6
然後在S1表中查得對應的數,以4位二進製表示,此即為選擇函數S1的輸出。下面給出子密鑰Ki(48bit)的生成演算法
從子密鑰Ki的生成演算法描述圖中我們可以看到:初始Key值為64位,但DES演算法規定,其中第8、16、......64位是奇偶校驗位,不參與DES運算。故Key 實際可用位數便只有56位。即:經過縮小選擇換位表1的變換後,Key 的位數由64 位變成了56位,此56位分為C0、D0兩部分,各28位,然後分別進行第1次循環左移,得到C1、D1,將C1(28位)、D1(28位)合並得到56位,再經過縮小選擇換位2,從而便得到了密鑰K0(48位)。依此類推,便可得到K1、K2、......、K15,不過需要注意的是,16次循環左移對應的左移位數要依據下述規則進行:
循環左移位數
1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1
以上介紹了DES演算法的加密過程。DES演算法的解密過程是一樣的,區別僅僅在於第一次迭代時用子密鑰K15,第二次K14、......,最後一次用K0,演算法本身並沒有任何變化。
8. DES演算法加密的演算法步驟是
#define READFILESIZE 512
步驟:
1.從文件中讀取READFILESIZE個位元組的數據
2.,如果從文件中讀出的數據少於READFILESIZE個,以0補足,然後根據用戶指定的類型對這READFILESIZE個位元組的數據進行操作.
3.判斷文件是否結束,沒有則執行步驟1
4.把加密後的文件實際長度添加到密文的末尾
5.結束
採用一次只從文件讀取READFILESIZE個位元組是在為了防止由於需要加密或解密的文件太大導致內存不夠的情況出現。
9. 什麼是DES加密
一種對稱加密演算法,DES 使用一個 56 位的密鑰以及附加的 8 位奇偶校驗位,產生最大 64 位的分組大小。這是一個迭代的分組密碼,使用稱為 Feistel 的技術,其中將加密的文本塊分成兩半。使用子密鑰對其中一半應用循環功能,然後將輸出與另一半進行「異或」運算;接著交換這兩半,這一過程會繼續下去,但最後一個循環不交換。DES 使用 16 個循環,使用異或,置換,代換,移位操作四種基本運算。
10. DES 加密演算法是怎樣的一種演算法
DES演算法為密碼體制中的對稱密碼體制,又被稱為美國數據加密標准,是1972年美國IBM公司研製的對稱密碼體制加密演算法。
明文按64位進行分組,密鑰長64位,密鑰事實上是56位參與DES運算(第8、16、24、32、40、48、56、64位是校驗位, 使得每個密鑰都有奇數個1)分組後的明文組和56位的密鑰按位替代或交換的方法形成密文組的加密方法。