【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，便再現(xiàn)了明碼形式的核心數(shù)據(jù)。這樣，便保證了核心數(shù)據(jù)（如 PIN、 MAC等）在公共通信網(wǎng)中傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴? 通過定期在通信網(wǎng)絡(luò)的源端和目的端同時改用新的 Key，便能更進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的保密性，這正是現(xiàn)在金融交易網(wǎng)絡(luò)的流行做法。 圖 4 DES 流程圖 第 10 頁 共 23 頁 DES 算法是把 64 位明文輸入塊變成 64 位密文輸出塊，其流程圖如圖 4： 其功能是把輸入的 64 位數(shù)據(jù)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(shè)置換前的輸入值為 D1D2D3......D64，則經(jīng)過初始置換后的結(jié)果為： L0=D58D50...D8； R0=D57D49...D7。 經(jīng)過 16 次迭代運(yùn)算后。得到 L1 R16，將此作為輸入，進(jìn)行逆置換，即得到密文輸出。逆置換正好是初始置的逆運(yùn)算，例如，第 1 位經(jīng)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)算法描述圖中， S1,S2...S8 為選擇函數(shù)，其功能是把 6bit 數(shù)據(jù)變?yōu)?bit 數(shù)據(jù)。下面給出選擇函數(shù) Si(i=1,2......8)的功能表： 選擇 函數(shù) 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, 第 11 頁 共 23 頁 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, 第 12 頁 共 23 頁 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(shù)據(jù)，命名為 0， 3 行；每行有 16 列，命名為 0、 3， ......， 1 15 列。 現(xiàn)設(shè)輸入為： D＝ D1D2D3D4D5D6 令：列＝ D2D3D4D5 行＝ D1D6 然后在 S1 表中查得對應(yīng)的數(shù)，以 4 位二進(jìn)制表示，此即為選擇函數(shù) S1 的輸出。 下面給出子密鑰 Ki(48bit)的生成算法： 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(yùn)算。故 Key 實(shí)際可用位數(shù)便只有 56 位。即：經(jīng)過縮小選擇換位表 1 的變換后， Key 的位數(shù)由 64 位變成了 56 位，此 56 位分為 C0、 D0兩部分，各 28 位，然后分別進(jìn)行第 1 次循環(huán)左移，得到 C D1，將 C1（ 28 位）、D1（ 28 位）合并得到 56 位，再經(jīng)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 K K ......、 K15，不過需要注意的是， 16 次循環(huán)左移對應(yīng)的左移位數(shù)要依據(jù)下述規(guī)則進(jìn)行： 循環(huán)左移 位數(shù) 1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1 以上介紹了 DES 算法的加密過程。 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 K1 ......，最后一次用 K0，算法本身并沒有任何變化。 4 系統(tǒng)的 設(shè)計與 實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)的總體設(shè)計 內(nèi)核嵌入部分主要實(shí)現(xiàn)對套接字緩存的數(shù)據(jù)即 skbuffdata 進(jìn)行加密、解密。在內(nèi)核中定義的函數(shù)均在 linux/include// 中聲明。 對于 IP 包的加密狀況，這里采用設(shè)置加密位來標(biāo)志該 IP 包是否被加密，而由于 IP 頭中的 TOS 字段作為優(yōu)先權(quán)的高 3 位已經(jīng)廢棄，為了減少內(nèi)核的大小，采取把 TOS 最高位置 1 作為加密標(biāo)志。以次判斷包是否應(yīng)該解密。 對于如何判斷一個包是否應(yīng)該加密，設(shè)計為判斷目的 IP 地址。設(shè)計思路為把需要加密發(fā)送的目的 IP 地址存放到一個定義為全局變量的鏈表中。該鏈表在內(nèi)核運(yùn)行期間始終有效，并聲明為模塊可讀寫。鏈表結(jié)構(gòu)體定義在 中： extern struct iplist{ unsigned int ip。 struct iplist *next。 第 13 頁 共 23 頁 }iplist。 定義一個全局變量： struct iplist *list。 并聲明為模塊可讀寫 :EXPORT_SYMBOL(list)。 通過模塊對用戶文件 /home/ 和 /home/ 讀取實(shí)現(xiàn)對 list 的插入和刪除。通過對 list 的查詢來判斷發(fā)送包是否應(yīng)該加密。 模塊部分的設(shè)計與實(shí)現(xiàn) 由于模塊主要是針對鏈表和文件的操作，為了能夠使多個模塊都能使用到這些函數(shù)，采取把一些主要函數(shù)定義在內(nèi)核中。具體位置為 /ipv4/，里面的函數(shù)主要是涉及到對全局變量 list 的操作。 首先定義直接對鏈表操作的函數(shù) ： ? void init_iplist(struct iplist **list)，初始化鏈表， EXPORT_SYMBOL(init_iplist)聲明為模塊可用； ? void insert_iplist(struct iplist *list, unsigned int ipaddr)，鏈表插入操作函數(shù)，插入位置為緊接頭部之后。由于網(wǎng)絡(luò)通信的特點(diǎn)是短時間內(nèi)發(fā)往同一目的地址的數(shù)據(jù)包一般情況下最頻繁。這樣可以減少查詢鏈表的時間； ? int query_iplist(struct iplist *list, unsigned int ipaddr)。鏈報查詢操作函數(shù)，在鏈表未初 始化時 返回 2 ，鏈 表中存在 ipaddr 時返回 1 ， 不存 在則返回 0 ，EXPORT_SYMBOL(query_iplist)聲明為模塊可用。 定義對文件的操作，文件部分的函數(shù)均聲明為模塊可用： ? struct file *list_fopen(const char *filename, int flags, int mode)，定義在內(nèi)核中打開文件的操作； ? void list_fclose(struct file *filp)，定義對文件的關(guān)閉操作； ? int list_fread(char *buf, int len, struct file *filp)，定義對文件的讀操作。由于內(nèi)核中對文件的讀寫操作要求緩存 buf 為用戶空間變量，所以操作的時候要避免內(nèi)核對變量地址的檢查； ? int list_fgetc(struct file *filp)，通過調(diào)用 list_fread()函數(shù)實(shí)現(xiàn)按 1 個字節(jié)讀??； 其他函數(shù)的定義，以下函數(shù)也均聲明為模塊可用： ? void my_atoi(char *buf, unsigned int *ipaddr)，把點(diǎn)分十進(jìn)制的 IP 地址轉(zhuǎn) 換為 32 位無符號整形數(shù)。但是按點(diǎn)分段從右到左轉(zhuǎn)換，以保證于套接字緩存中的目的 IP 地址方式一致； ? void init_iplist_byfile(struct file *fp, struct iplist *list)，根據(jù)文件對 list 進(jìn)行插入操作。 功能模塊主要包含對 list 的插入操作、刪除操作和讀操作，對 DES 密匙的修改。模塊是 Linux 系統(tǒng)為防止內(nèi)核不斷擴(kuò)大而設(shè)計的一種體系，它能運(yùn)行于內(nèi)核態(tài)，可以自由加載和刪除，增加了系統(tǒng)的靈活性。 第 14 頁 共 23 頁 針對 版本內(nèi)核，模塊的編寫方法大致如下 ,： include linux/ include linux/ int function1() { ... 函數(shù)體 ... } ... void functionx() { ... 函數(shù)體 ... } void functiony() { ... 函數(shù)體 ... } module_init(functionx)。 module_exit(functiony)。 MODULE_LICENSE(GPL)。 然后利用 make,gcc 編譯 成可執(zhí)行的模塊 ,makefile 內(nèi)容為： ifneq ($(KERNELRELEASE),) 第 15 頁 共 23 頁 objm := else KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname r)/build PWD := $(shell pwd) default: $(MAKE) C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules endif 分別編寫模塊