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
6 r# M$ X' t  e4 D! [前言:
' Z/ f$ J7 y: W) z2 K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，
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，
: u$ J. e5 s* v看了下不就是鼎鼎大名的密碼演算法之一的DES，
想不到電機的也要懂DES，那讀資工、資管的情何以堪，
! r* H: ^8 _$ j# N2 `& ADES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，
+ W$ m+ f, g% F7 k我給你答案。

- [# \/ U: f; G, Y' P開始看了下，感覺密密麻麻的亂碼，但是hack玩習慣了，
- s  e  @$ T% L; O& ~* o6 I這些都是小事，花了些時間看了下原理，感覺上還是蠻easy的。

本文:
DES屬於近代密碼系統，
  v. Z" q& f# ^9 o: i設計原理為Shannon所提出的加密系統(Product Cipher)
1 \- ~3 ^) Q& i# a6 tDES主要分三部分:
1.回合金鑰 Key(do 16 times)
- |" n$ m" l  P" Y2.加密(do 16 times)
7 E# o# e: m! a2 {3.解密(do 16 times)
; S, T$ z0 S" {! [& {: Q4 h
回合金鑰產生:
(1.)每7bit加入 odd parity check，
6 p; y. N, x0 T把56 bit的key擴展到64bit。
% a  O2 T$ W4 ~& [(2.)將64 bit的key依照KP(Key Permutation)重新分配，
重新分配後減縮為原本的56bit，切割56bit各半為28bit
(Kl & Kr = 28bit)。
(3.)分別對Kl 和 Kr做 左循環位移(LS)。
7 q" `; l( B4 O3 z7 @. j1 }2 \(4.)將移位後之Kl和Kr依照
7 y5 x& k. W# W8 D0 Q4 b. N" ^7 O, U# MCP(Compression Permutation)重新分配，
) Y$ m4 Q+ U: [0 t4 u% A2 V即產生key1。
! q) ?. H+ Z9 U# w+ D$ D2 L(5.)重複step 3. 和 step 4.直到16組key都產生即可
(key1、key2、key3...key16)。
/ ]5 X# j) p; Y# j9 x( B
Permutation table ex:

Permutation operation ex:


# @$ p$ \& i4 B) _" `1 i* m# Q結語:
) D$ ]' {, H4 y( I盡量寫的簡單扼要，重要的步驟大概都列出來了，
關於實例要寫一大堆code table，有興趣的再提出。
8 o3 c  ?, S0 v; V$ {2 }5 c
* d3 l3 U. a# ^/ G- x( _4 jKrizal Chen
2009 04 16 Thur
8 H- c" f2 W: j

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
' S8 [; G3 r9 u1 j1 k
4 x" Y/ ~4 A1 T! @9 q$ 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，
1 ~( O3 ]9 g3 P- k' K1 \! ^) {讓想多學點東西的人看，
3 a% D8 V1 a" N9 W9 w6 N對實例產生有興趣的，自行跟我連絡。

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，
$ D: q# ]& C* J0 R- z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
* R: i, a1 Q% L) e) o
: U7 l) K9 |/ C+ Q/ c! \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
算法流程：
IP(X)
     FOR i=1 to 16
            L(i)=R(i-1)
            L(i)=R(i-1)⊕f(R(i-1),k(i))
) S( e) j7 G5 K# }; I& T. E     NEXT i
IP^-1(x)

krizal

原帖由 慵懒悠悠 于 2009-4-16 12:12 发表
嘛，现在在信息安全课上有上密码学
! Q7 h& ^7 e- Q1 g5 ^+ c9 [! z5 p
DES的话，是典型的分组密码算法
4 U! o7 Z1 E  n% y* G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
" ], [. `' y; F% G" @算法流程：
IP(X)
- I! r1 Q$ D- D# P6 Q     FOR i=1 to 16
            L(i)=R(i-1)
            ...

" J+ W; U  b: Z4 m6 v" x$ Q是阿，麻煩的是要建table花時間。:loveliness:

krizal

void DES::SubstitutionBoxes()
{
  E- j8 x# S+ T1 }2 ~# m        int s1[4][16]={
                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,
2 V8 Q; [! R8 C# m5 s                15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13
          };

        int s2[4][16]={
                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,
! \" @# V$ A3 T. _                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
           };
3 p$ l0 u) s* U8 j& q
) T$ A! V+ `. Q6 L        int s3[4][16]={
                10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8,
( V$ t2 y1 V6 z! z, `$ X6 }) G                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,
' o' u; r+ E0 M  p% ^                1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12
3 H% U) o6 j1 s& O! S1 H8 m6 b           };
/ i6 u+ W% E, |( y, L
        int s4[4][16]={
                7,13,14,3,0,6,9,10,1,2,8,5,11,12,4,15,
* `: I1 e0 Y' Q9 j                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,
  ^/ a; y, @7 ^! D5 t; J                3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14
2 T: Y* r" @/ B* N4 p8 c           };
  k+ O- B. Z/ i. W* I
/ C& v/ G/ I% g        int s5[4][16]={
- {2 _/ r# W6 c2 V2 Q                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,
. e+ u+ y* r" q/ _2 Z9 A# R# q                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
           };

        int s6[4][16]={
                12,1,10,15,9,2,6,8,0,13,3,4,14,7,5,11,
; u  h$ w( G. ?$ A( P( H. v( T, V                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
( W* @0 P) p- w3 o1 S( e, h* M           };
, d1 C' O( c+ U
        int s7[4][16]={
                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 j. n3 m0 A: q$ _0 C6 g                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
9 [6 M' O) j0 m& t8 N% n           };

: c' C$ j4 S4 P& |0 U1 C        int s8[4][16]={
: N' q" N+ n( g8 U* }  f                13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7,
9 r. r$ z0 \& ^0 N/ j                1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2,
) i' {4 s1 M1 u* }+ R: s                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
           };
}
5 r9 R( p! c& o, a. A: S# |
8 `" s# u0 x& A2 o[ 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

2 v! |* W: Z% vMD5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
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...

' e+ W, D* g+ W2 V( {) K+ \
哈 各種演算法各有優缺點，
DES 演算法簡單，單純用XOR執行快速，
就是需要再建立PERMUTATION TABLE.
; g4 M; l: G0 [" f0 m  m
MD5 不可逆HASH演算，破解較困難，
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: