【文章內容簡介】 518311028241432273919133062211425第5步：異或與交換注意上述所有操作只是處理了64位明文的右邊32位，還沒有處理左邊部分。這時，最初64位明文的大部分與P盒置換的結果進行異或運算，結果成為新的右明文，并通過交換將舊的右明文變成為新的左明文。 最終置換16輪結束后，進行最終置換（只一次），即按表38進行變換。例如，第40位輸入代替第1位輸出等等。最終置換的輸出就是64位加密塊。表38 最終置換40848165624643239747155523633138646145422623037545135321612936444125220602835343115119592734242105018582633141949175725 4 DES加密模塊設計 DES加密算法介紹DES (Data Encryption Standard，數據加密標準），是由IBM公司研制的一種加密算法，1977年，美國國家標準局宣布把它作為非機要部門使用的的數據加密標準，隨著“三金”工程尤其是金卡工程的啟動，DES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算法。DES算法的入口參數有三個：Key、Data、Mode。其中Key為8字節(jié)共64位，是DES算法的工作密鑰；Data也為8字節(jié)共64位，是要被加密或被解密的數據；Mode為DES的工作方式，包括加密和解密兩種，如圖41為DES算法框圖。如Mode為加密，則用Key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。通過定期在通信網絡的源端和目的地端同時改用新的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絡流行的做法。DES算法把64位的明文輸入塊變?yōu)?4位的密文輸出塊，它所使用的密鑰也是64位的，其功能是把輸入的64位數據塊按位重新組合，并把輸出分為L0、R0兩部分，每部分各長32位，其置換規(guī)則見表41。表41 DES算法置換規(guī)則58501234261810260524436282012462544638302214664564840322416857494133251791595143352719113615345372921135535547393123157即將輸入的第58位換到第1位，第50位換到第2位，…，依此類推，最后一位是原來的第7位L0、R0則是換位輸出后的兩部分，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，則經過初始置換后的結果為：L0=D50…，D8；R0=D57D49，…D7。圖41 DES算法框圖經過16次迭代運算后，得到L1R16，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換的逆運算，例如，第1位經過初始置換后，處于第40位，而通過逆置換，又將第40位換回到第1位，其逆置換規(guī)則、放大換位、單純換位分別見表4表4表44。表42 DES算法逆置換規(guī)則40848165624643239747155523633138646145422623037545135321612936444125220602835343115119592734242105018582633141949175725表43 DES算法放大換位表3212345456789891011121312131415161716171819202120212223242524252627282928293031321表44 DES算法單純換位表1672021291228171152326518311028241432273919133062211425在f（R，K）算法描述圖中，S1，S2，…，S8為選擇函數，其功能是把6bit數據變?yōu)?bit數據。SS8，分別見表45，表46。表45 算法描述圖中選擇函數S11441312151183106125907015741421311061211953841148136211151297310501512824917511314100613表46 算法描述圖中選擇函數S81328461511110931450127115138103741256110149271141912142061013153582114741081315129035611 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、3行；每行有16列，命名為0、3…115列。現設輸入為：D=D1D2D3D4D5D6令：列=D2D3D4D5 行=D1D6然后在S1表中查得對應的數，以4位二進制表示，此即為選擇函數S1的輸出。下面給出子密鑰（48bit）的生成算法。從子密鑰的生成算法描述圖中我們可以看到：初始Key值為64位，但DES算法規(guī)定，其中第1…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后，Key的位數由64位變成56位，此56位分為C0、D0兩部分，各28位，然后分別進行第1次循環(huán)左移，得到CD1，將C1（28位）、D1（28位）合并得到56位。即經過縮小換位，從而得到了密鑰（48位）。以此類推其他密鑰。DES算法的解密過程是一樣的，區(qū)別僅僅在于第一次迭代時用子密鑰K15，第二次用K14，…，最后一次用K0，算法本身并沒有任何變化。 DES加密模塊設計 DES加密模塊總體構架DES加密模塊總體構架如圖42所示。S1S2S3S4S5S6S7S8key_gendesround圖42 DES加密模塊總體框架本實例在對DES算法進行建模時，將整個算法分為密鑰產生 模塊key_gen、S部件代換模塊（SSSSSSSS8）、DES的一輪變換模塊desround和頂層模塊des。其中密鑰產生模塊被desround模塊調用。DES加密模塊頂層的外部接口示意圖如圖43所示，部分端口功能說明如表47所示。resetdecrypt_iclkload_idata_i[63…0]key_i[63…0]data_o[63…0]ready_o圖43 DES加密模塊頂層的外部接口表47 DES加密模塊部分端口功能說明類型端口描述inputload_idata loadinputdecrypt_iencrypt controlinput[63…0]data_idata inputinput[63…0]key_iexternal secret keyoutput[63…0]data_odata outputoutputready_oready output 密鑰產生模塊key_gen設計DES算法中16輪非線性變換所用到的16個內部子密鑰，都是DES由內部變換子密鑰產生器產生的，DES的外部輸入密鑰K由64bit組成，即K=（K，K，…，K） 64bit的外部密鑰K包含了8個字節(jié)，每個字節(jié)有8bit。其中每個字