【文章內(nèi)容簡介】 表現(xiàn)出這樣的特 征 :整 個 64 位按 8 行 8 列排 列 ， 最右邊一列按 2， 4， 6， 8， 1， 3， 5， 7 的次序排列，往左邊各列的位序號依次為緊鄰其 右邊一列各位序號加 8。 逆初始置換 (IPη是初始置換的逆過程。相應(yīng) 的 ， 表中位序，號表現(xiàn)出這樣的特 征 : 整個 64 位按 8 行 8 列排 列 ， 左邊第二列按 8， 7， 6， 5， 4， 3， 2， 1 的次序排 列 ，往 右邊隔一列的位序號依次為當(dāng)前列各位序，號加 8， 認(rèn)為最右邊一列的隔列為最左邊 一列。 9 本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 64bit 逆 M 初uM 明文 4H1f+L A口 置一密 64bit 密鑰 換一文 Kl 置換選擇 2 K2 置換選擇 2 K16 置換選擇 2 循環(huán)左移 圖 2. 1 DES 的基本結(jié)構(gòu) 58 50 42 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 國 2. 2 初始置換 IP 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 38 35 3 43 11 51 19 59 27 34 2 42 10 50 18 58 26 33 l 41 9 49 17 57 25 回 逆初始置換 IPt 注意到初始置換是固定的 ， 公 開的函數(shù)，因此這個初始置換以及逆初始置換 都沒有密碼意義。初始置換完成 后 ， 將得到的 64 位序列分成兩 半 ， 各 32 位 ， 然 后 ，對這 兩 塊進行 16 輪的法代操作。 10 本科生 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 39。EA 2. 4 DES 的 F 函數(shù) DES 的一輪法代過程如圖 2. 5 所示 。 DES 的輪函數(shù) F 由 3 個部分組 成 :擴展置 換 (又稱 E 盒 〉 、 非線性代換 (又稱 S 盒 )和線性置換〈又稱 P 盒〉。 2. 擴 展置換 擴展置換又稱 E 盒 ， 它將 32 位輸入擴展為 48 位輸出。其擴展方法 為 : 將 48 位輸出按 8 行 6 列 的次序排 列 ， 排列 時 ， 將輸入位序號按 3 … 、 31 的次 序依次排 列 ， 但上一行的后兩位依次在下一行的起始位置得到重 用 ， 如第一行的 最后兩位的 5 同時出現(xiàn)在第二行的 頭唱 39。A 兩位 (最后一行的下一行是第一行 )。其 處理過程如圖 2. 4 所示。 由 于 這個指環(huán)改變了位的次 序 ， 重復(fù)了某些 位 ， 故稱為擴展置換 。 E 盒產(chǎn)生與 子密鑰相同長度的數(shù)據(jù)使得能進行異或運 算 ， 同時，擴展后 的數(shù)據(jù)在 S 盒的作用 下能進行壓 縮 ， 實現(xiàn)了非線性變換。但是 ， E 盒 在 DES 算法上的目 的 不 僅如 此 ， 由 于 E 盒輸入的 1 位影響 2 個 S 盒的輸 入 ， 所以輸出隊輸入的依賴性將傳播更 快 ， 從而快速實現(xiàn)雪崩效應(yīng)。 2. 代 換盒 代換盒又稱作 S 盒 ， 其功能是進行非線性的代換 。 S 盒是 DES 中唯一的非線性 部 分 ， DES 的安全強度主要取 決 于 S 盒的安全強度。 DES 的 S 盒是 一個查表運 算 ， 8 個 S 盒分別對應(yīng) 8 個非線性的代換 表 ， 每個 S 盒的輸入均為 6 位 ， 輸出為 4 位。這 樣 ， 經(jīng)過 S 盒的代換之后 ， E 盒擴展生成的 48 位數(shù)據(jù)又重新被壓縮成 32 位數(shù)據(jù)。在查表 前 ， 將輸入的 48 微數(shù)據(jù)分成 8 組 ， 每組 6 位 ， 然后分別進入 8 個 S 盒進行運算 。 8 個 S 盒的代換表如表 2. 22. 9 所示。 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 圖 2. 4 E 盒置換表 本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 32比 特 μ 32 比 將 4 表 nJA nJU A哇 戶、 U 盒 圖 DES 的一輪迭代過程 表 SI 盒 14 4 13 1 2 15 11 8 3 10 6 12 5 9 0 7 o 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 表 S2 盒 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 o 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 本科 生 畢 業(yè)設(shè)計 (論文 ) 1 2 8 5 11 12 4 15 4 7 2 12 1 10 14 9 。 。 。 。 12 11 7 13 15 1 3 14 5 2 8 4 。 。 。 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 表 2. 5 S4盒 7 13 14 3 6 9 10 13 8 11 5 6 15 3 10 6 9 3 15 6 10 1 13 8 9 4 5 11 12 7 2 14 企 EE 內(nèi)J 表 2. 6 S5盒 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 16 3 15 0 9 10 4 5 3 表 2. 7 S6盒 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 表 2. 8 S7盒 4 1。1 2 14 15 8 13 3 12 9 7 5 10 6 1 1 4 11 13 12 3 7 14 10 15 6 8 。 5 9 2 13 11 7 4 9 1 10 14 3 5 12 2 15 8 6 6 11 13 8 1 4 10 7 9 5 。 15 14 2 3 12 表 2. 9 S8 盒 13 2 8 4 6 15 11 1 10 9 3 14 5。 7 7 11 4 l 9 12 14 2 。12 10 13 15 3 5 8 l 15 13 8 10 3 7 4 12 5 6 11 14 9 2 6 2 1 14 7 4 10 8 13 15 12 9 3 5 6 11 本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 置 換運算 本科 生 畢 業(yè)設(shè)計 (論文 ) 置換運算 (P 盒〉只是進行簡單位置置 換 ， 即按圖 2. 6 所示的列表制定把一位 換 成 另 一 位 ， 而不進行擴展和壓縮。 P 盒設(shè)計有如下特 點 : (1)每 個 S 盒的 4 位輸出影 響 下 一輪 6 個不同的 S 盒 ， 但是沒有 2 位影響同 一 S 盒 : (2) 在第 i 輪 S 盒的 4 位輸出 中 ， 2 位將影響 i+1 輪中間 位 ， 其余兩位將影 響兩端 位 。 (3) 如果一個 S 盒的 4 位輸出影 響 另 一個 S 盒中間的 1 位 ， 則后一個的輸出 位 不 會影響前面一個 S 盒中間位。 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 12 30 6 22 11 4 25 國 2. 6 P 盒置換表 DES 的 密 鑰 生 成 DES 最初的 64 位密鑰通過置換選擇 PC1 (表 3. 0) 得到有效的 56 位密鑰。這 56 位密鑰分別為 2 個 28 位數(shù)據(jù) G 和 Do。每輪迭代 中 ， CiI 和 DiI分別經(jīng)過一個由 表 確定的 1 位或 2 位的循環(huán)左 移 ， 這些移位后的值作 為 下 一輪的輸入，同時 也作為置換選擇 PC2 (表 3. 1)的輸入，通過 PC2 產(chǎn)生一個 48 位的輸 出 ， 即為 一個子密鑰。 表 3. 0 置換選擇 PC1 14 17 11 24 1 5 3 28 15 6 21 10 23 19 12 4 26 8 16 7 2 20 13 2 41 52 31 37 47 55 30 40 51 45 33 48 44 49 39 56 34 53 46 42 50 36 29 32 表 3. 1 置換選擇 PC2 14 本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 14 17 11 24 1 5 3 28 15 6 21 10 23 19 12 4 26 8 16 7 2 20 13 2 41 52 31 37 47 55 30 40 51 45 33 48 44 49 39 56 34 53 46 42 50 36 29 32 表 3. 2 左移調(diào)度 循環(huán)序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 轉(zhuǎn)動比特數(shù) 1 1 2 2 2 2 2 2 122 2 2 221 ‘ ， kF d 其 中 ，每一輪唯一的密鑰位數(shù)不同，若輪數(shù)為 16，只移一位，否則 移兩位。置換 PC2 是一個壓縮置換，它將 56 位密鑰數(shù)據(jù)壓縮成 48 位的子密鑰。 壓縮方法是將 C 中的第 1 2 25 位和 D 中的 1 26 位刪去，同時， 將其余位置換位置次序，從而得到 48 位子密鑰。 第三章 AES 加密算法 本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 3. 1 AES 的產(chǎn)生背景 隨 著 計算能力 的 突 飛猛 進 ， 已經(jīng) 超期 服役 若干年的 DES 算法 終 于 顯得力 不從 心 ， 1999 年 ， 美國國家標(biāo)準(zhǔn)與