【文章內(nèi)容簡介】 子密鑰使用的順序不同。 把 64 位密文當做明文輸入，而 且第一次解密迭代使用子密鑰 16K ，第二次解密迭代使用子密鑰 15K ，?，第十六次解密迭代使用子密鑰 1K ，最后的輸出便是 64 位明文。 解密過程可使用如下的數(shù)學公式描述： ii LR ??1 ),(1 iiii KLfRL ??? 1,14,15,16 ，??i 過程如圖 22 所示： 圖 22 解密過程演示 武漢工程大學 計算機科學與工程學院 綜合設(shè)計 報告 6 第 三 章 DES 算法 詳細設(shè)計 本章主要介紹了 DES 的算法細節(jié) ， DES 算法的細節(jié)分為子密鑰的產(chǎn)生、初始置換、加密函數(shù)還有逆置換四個過程。 子密鑰的產(chǎn)生 64 位密鑰經(jīng)過置換選擇 循環(huán)左移、置換選擇 2 等變換，產(chǎn)生出 16 個 48 位長的子密鑰。 子密鑰的產(chǎn)生過程如圖 31 所示。 圖 31 子密鑰產(chǎn)生 64 位的密鑰分為 8 個字節(jié)。每個字節(jié)的前 7 位是真正的密鑰位，第 8 位是奇偶校驗位。 置換選擇 1 的作用是：一是從 64 位密鑰中去掉 8 個奇偶校驗碼；二是把其余 56 位密鑰位打亂重排，且將前 28 位作為 0C ，后 28 位作為 0D 。 對密鑰實施 置換選擇 1， 使得變換以后的密鑰的各個位與原密鑰位對應關(guān)系如下 圖 32 所示 :（表一為忽略校驗位以后情況） . 武漢工程大學 計算機科學與工程學院 綜合設(shè)計 報告 7 0C 0D 圖 32 置換選擇 1 把變換后的密鑰等分成兩部分 ,前 28 位記為 C[0],后 28 位記為 D[0]。 計算子密鑰 (共16 個 )， 從 i=1 開始。分別對 C[i1],D[i1]作循環(huán)左移來生成 C[i],D[i].(共 16 次 )。每次循環(huán)左移位數(shù)如下表 31 所示： 表 31 循環(huán)左移位數(shù)表 迭代次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 循環(huán)左移位數(shù) 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1 串聯(lián) C[i],D[i]，得到一個 56 位數(shù)，然后對此數(shù)作 置換選擇 2 如下圖 32 產(chǎn)生 48 位子密鑰 K[i]。變換過程如 圖 33， 按以上方法計算出 16 個子密鑰。 圖 33 置換選擇 2 初始置換 IP 初始置換 IP 是 DES的第一步密碼變換。初始置換的作用在于將 64位明文打亂重排，并分成左、右兩半。左邊 32 位構(gòu)成 0L ，右邊 32 位構(gòu)成 0R ，供后面的加密迭代 使用。對 64 位數(shù)據(jù)塊的處理：把數(shù)據(jù)分成 64 位的數(shù)據(jù)塊，不夠 64 位的以適當?shù)姆绞教钛a。對數(shù)據(jù)塊作變換 得到如圖 34。 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 63 55 47 39 31 23 15 7 62 54 49 38 30 22 14 6 61 53 45 37 29 21 13 5 28 20 12 4 14 17 11 24 1 5 3 28 15 6 21 10 23 19 12 4 26 8 16 7 27 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 武漢工程大學 計算機科學與工程學院 綜合設(shè)計 報告 8 圖 34 初始置換 IP 圖 35 選擇運算 E 加密函數(shù) 加密函數(shù)是 DES 的核心部分。它的作用是在第 i 次加密迭代中用子密鑰 iK 對 1?iR 進行加密。 在第 i 次迭代 加密中選擇運算 E 對 32 位的 1?iR 的各位進行選擇和排列，產(chǎn)生一個 48 位的結(jié)果。此結(jié)果與子密鑰 iK 模 2 相加，然后送入代替函數(shù)組 S。代替函數(shù)組由8 個代替函數(shù)（也稱 S 盒子）組成，每個 S 盒子有 6 位輸入，產(chǎn)生 4 位的輸出。 8 個 S盒子的輸出合并，結(jié)果得到一個 32 位的數(shù)據(jù)組。此數(shù)據(jù)組再經(jīng)過置換運算 P，將其各位打亂重排。置換運算 P 的輸出便是加密函數(shù)的輸出 ),( 1 ii KRf ? 。 1．選擇運算 E 選擇運算 E 對 32 位的數(shù)據(jù)組 A 的各位進行選擇和排列，產(chǎn)生一個 48 位的結(jié)果。 將變換后的數(shù)據(jù)塊等分成前后兩部分，前 32 位記為 L[0],后 32 位記為 R[0]。用 16 個子密鑰對數(shù)據(jù)加密。 選擇運算 E 的矩陣如圖 35。 2．代替函數(shù)組 S 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)?4bit 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, 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: 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 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 武漢工程大學 計算機科學與工程學院 綜合設(shè)計 報告 9 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, 現(xiàn)設(shè)輸入為： D＝ D1D2D3D4D5D6 令：列＝ D2D3D4D5 行＝ D1D6 然后在 S1 表中查得對應的數(shù)，以 4 位二進制表示，此即為選擇函數(shù) S1 的輸出。 3．置換運算 P 置換運算 P 把 S 盒輸出的 32 位數(shù)據(jù)打亂重排，得到 32 位的加密函數(shù)輸出。用 P置換來提供擴散，把 S 盒的混淆作用擴散開來。正是置換 P 與 S 盒的互相配合提高了DES 的安全性。置換矩陣 P 如圖 35 所示。 武漢工程大學 計算機科學與工程學院 綜合設(shè)計 報告 10 逆初始置換 1?IP 逆初始值換 1?IP 是初始值換 IP 的逆置換。它把第十六次加密迭代的結(jié)果打亂重排，形成 64 位密文。至此加密過程結(jié)束。逆初始值換的置換矩陣如圖 36 所示。 圖 35 置換選擇 P 圖