DES密碼系統演算法(一)-回合金鑰的產生 重點整理By Krizal Chen

krizal

DES密碼系統演算法(一)-回合金鑰的產生 重點整理
前言:
昨天晚上我弟突然拿出一份像電路圖和密碼表的東西給我，
1 s& h4 E" B8 n問我會不會，我跟他說這是幹什麼用的，他說是期中考要用的，
看了下不就是鼎鼎大名的密碼演算法之一的DES，
; S& N$ D3 W8 _* T% V! A: j想不到電機的也要懂DES，那讀資工、資管的情何以堪，
1 N* M7 I$ B9 T& J& f1 ^DES原本是有想看下，但是個人不常用，所以就一直擱著，
我就跟我弟說 我對DES沒什麼研究，但給我30分~1小時，
) L; X$ V& Q( S我給你答案。

: G+ A6 R, D9 b' x+ g5 t開始看了下，感覺密密麻麻的亂碼，但是hack玩習慣了，
) B. v/ P3 ]0 G1 _: [* ~9 b這些都是小事，花了些時間看了下原理，感覺上還是蠻easy的。
) t. B/ ^1 r9 _, ^
& v# v0 D" a! E6 \- ]本文:
DES屬於近代密碼系統，
% B8 q. n% ^5 n設計原理為Shannon所提出的加密系統(Product Cipher)
( ~- M* H' O5 O8 M4 \: q" k4 IDES主要分三部分:
7 ~  [6 C+ k# K1.回合金鑰 Key(do 16 times)
2.加密(do 16 times)
3.解密(do 16 times)
" J7 S, L* d0 M4 b/ ?
! a) ]) y; f8 O% q回合金鑰產生:
' ^" u" o7 h- N1 @) t(1.)每7bit加入 odd parity check，
把56 bit的key擴展到64bit。
) @+ q* |" V  p' Q(2.)將64 bit的key依照KP(Key Permutation)重新分配，
* t- x) m  A* R重新分配後減縮為原本的56bit，切割56bit各半為28bit
' M* A5 z# A; Z& {) \(Kl & Kr = 28bit)。
- r1 K1 h7 _# t' H(3.)分別對Kl 和 Kr做 左循環位移(LS)。
(4.)將移位後之Kl和Kr依照
3 K2 ]* M7 X  O( Y1 g9 ~- \CP(Compression Permutation)重新分配，
* h& T$ z; b- O# ?$ f即產生key1。
(5.)重複step 3. 和 step 4.直到16組key都產生即可
(key1、key2、key3...key16)。
" J8 V6 F9 c) a8 I, R0 l# r
Permutation table ex:
1 ?6 N5 b& j) T5 W  g+ }9 ]4 G
Permutation operation ex:


結語:
盡量寫的簡單扼要，重要的步驟大概都列出來了，
- H" C* {' u# ~% k0 M, u( L關於實例要寫一大堆code table，有興趣的再提出。

Krizal Chen
2009 04 16 Thur
) [- N; U: g4 D8 D# O

8 g# G% j9 T3 M) v  I! O原帖:
http://tw.myblog.yahoo.com/dsght-krizal/article?mid=2000&prev=-1&next=1999
http://dsght-master-krizal.spaces.live.com/default.aspx
' h9 \! l: y7 G
6 n5 ]4 ?! o' Z" v4 r! G, Z[ 本帖最后由 krizal 于 2009-4-16 12:26 编辑 ]

krizal

emu618、emumax和宇宙各放一帖，
7 |) I- M7 C9 b' Q  w0 k讓想多學點東西的人看，
對實例產生有興趣的，自行跟我連絡。

) C0 ?5 z6 [$ @而關於lz77 和 lz78 family的加密，
有興趣的也可以去看看，應該比DES簡單點。

krizal

個人是很客觀的，
如果不需要這種帖，
8 {- ~0 n2 ?+ S! p/ B" P7 [" W% ]也可以提出，以後就不再放出。

慵懒悠悠

嘛，现在在信息安全课上有上密码学

8 X2 k: N1 z4 _/ \6 ]9 i, R; `DES的话，是典型的分组密码算法
整个算法流程而言并不算复杂，16轮的迭代加密，最后逆IP置换
7 ~& K: U' D" h4 i" S0 X$ k! Z' _算法流程：
IP(X)
     FOR i=1 to 16
' f8 S4 Q+ u2 b" A, W8 W! l2 _            L(i)=R(i-1)
& N5 T6 w5 |) U: I            L(i)=R(i-1)⊕f(R(i-1),k(i))
     NEXT i
, B+ V+ t3 [% D  w) TIP^-1(x)

krizal

原帖由 慵懒悠悠 于 2009-4-16 12:12 发表
6 I7 Y, i/ F' b  J: l嘛，现在在信息安全课上有上密码学

DES的话，是典型的分组密码算法
+ r/ [: q* f6 r4 `6 P9 U整个算法流程而言并不算复杂，16轮的迭代加密，最后逆IP置换
算法流程：
) N4 M' q6 H6 |  E/ }IP(X)
     FOR i=1 to 16
            L(i)=R(i-1)
            ...

% v" w& h& [5 |- U. k是阿，麻煩的是要建table花時間。:loveliness:

krizal

void DES::SubstitutionBoxes()
* y# b2 e+ T* m9 V( X. Q  k{
4 a& Z1 `: s( `6 W# i% k        int s1[4][16]={
- `+ \4 b) z  d/ f! [  U                14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7,
( N" I: \4 d% n& i3 L: x/ R                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
          };
& Q. A- J, A+ V, {
8 C- G/ ~( w( _0 K- y        int s2[4][16]={
                15,1,8,14,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10,
; X; H: `% G" u7 |0 U6 s" V                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,
3 H# V8 v! B# H# O: z                13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9
' D1 m* j$ _3 [. V# ?4 X           };

  ^: }+ x' w9 Z: Z5 S  p5 z( y0 G        int s3[4][16]={
                10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8,
& [0 I' ?. ~1 ?' V1 R5 Z                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
           };
( A& D6 X! G0 R% Q  H0 D: j
        int s4[4][16]={
( P2 r! X  Z4 v, c% D2 g                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,
+ Z1 }- u+ k8 y; _) Z4 U) k, ^                3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14
6 C0 g1 C1 S; R5 C' c           };

0 ?) l, R$ E1 l2 T% j$ r6 t        int s5[4][16]={
                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,
' o6 r& K; c8 e/ q+ k# o6 A3 w/ h2 V5 y                11,8,12,7,1,14,2,13,6,15,0,9,10,4,5,3
. p# E: p! N. a/ B- b" V5 \7 {* k. W           };
% R+ z5 w2 n+ ^$ W7 f
+ L/ H6 @1 R' [, S+ E        int s6[4][16]={
2 p6 e% k% b5 v/ z" D6 n1 j                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,
+ o7 e1 Z! D' ~1 z1 [                4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13
" c6 T% B. e9 J, Y           };

; I$ S' |# h5 b9 B        int s7[4][16]={
) h& n" j$ P/ t, R# R                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
           };
, Z7 p9 u7 V: K9 o
5 J" t  |7 R- Y  x9 e$ |; o        int s8[4][16]={
                13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7,
2 g' Q' [: V9 l                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,
7 b4 G3 C) i$ y* W                2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11
" u" s' g( F7 H+ ?: P; ]- Q5 P           };
$ |. O  A  Y5 I) K6 ^( o}

: B' l2 I. s& k1 V[ 本帖最后由 krizal 于 2009-4-16 12:46 编辑 ]

慵懒悠悠

这也就是我不怎么喜欢DES的原因所在，算法简单，但实现的时候数据的结构要另外考虑
3 m' ^% P3 G) W8 r, c" B
, \' ^4 Z. K0 [) SMD5这样的单向杂凑多好...

krizal

原帖由 慵懒悠悠 于 2009-4-16 12:53 发表
& Q* I# h& v& a7 y! U7 W这也就是我不怎么喜欢DES的原因所在，算法简单，但实现的时候数据的结构要另外考虑

MD5这样的单向杂凑多好...

$ X: o/ \: H' ?5 G# P& Q
哈 各種演算法各有優缺點，
, c6 ~* A! a0 ]6 k, vDES 演算法簡單，單純用XOR執行快速，
就是需要再建立PERMUTATION TABLE.
, Z- L( w# J- J+ ~3 O
" \. H7 o4 P$ G9 f( Y2 L' ^2 ?MD5 不可逆HASH演算，破解較困難，
7 B+ g& Q, s8 W, F8 Y3 c- v8 B4 h但是只能單向驗證。

疾风之狼

支持一下，我对密码没什么研究。:loveliness: