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
3 ^8 m+ G0 ~! o  K# I6 o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，
. s: @3 ?, o5 x  |+ x/ O; r6 N5 l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) X7 O6 v2 ]- o9 ^( S想不到電機的也要懂DES，那讀資工、資管的情何以堪，
5 P  q' k$ v) O% FDES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，
我給你答案。

開始看了下，感覺密密麻麻的亂碼，但是hack玩習慣了，
5 j% Q( D8 L5 o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:
* f$ F* \: H; V: v2 F. \DES屬於近代密碼系統，
% ^3 s& w3 w+ j- H; m) g設計原理為Shannon所提出的加密系統(Product Cipher)
DES主要分三部分:
3 }6 g) v" K7 A1.回合金鑰 Key(do 16 times)
) T  P+ f% s) M& ]) \7 E" s' g2.加密(do 16 times)
3.解密(do 16 times)
- S# M! M& ]- R. Y5 e; G# S3 U# g
回合金鑰產生:
$ v( K/ N1 B& N3 [" K4 l(1.)每7bit加入 odd parity check，
把56 bit的key擴展到64bit。
(2.)將64 bit的key依照KP(Key Permutation)重新分配，
5 m$ L) W, }! v+ _6 J: o% i9 i重新分配後減縮為原本的56bit，切割56bit各半為28bit
(Kl & Kr = 28bit)。
$ {+ u4 L  ?* G8 ], i- a3 N0 c(3.)分別對Kl 和 Kr做 左循環位移(LS)。
) |" r" P; B3 ]: O, a(4.)將移位後之Kl和Kr依照
CP(Compression Permutation)重新分配，
* l) S( o& l4 f" B/ P) G即產生key1。
/ l$ X9 Z" W( d(5.)重複step 3. 和 step 4.直到16組key都產生即可
(key1、key2、key3...key16)。

Permutation table ex:
# {) _) L, T% |7 a
* V: j0 T6 b' U9 R$ [3 zPermutation operation ex:
) G: d4 B8 z& v6 i; m

1 t: C, E$ k, |+ }7 @0 B/ k( o9 [結語:
* f# w5 v9 ^1 p  u& p  _2 M# U5 e4 f盡量寫的簡單扼要，重要的步驟大概都列出來了，
4 b7 d" p. E8 d: Q( P關於實例要寫一大堆code table，有興趣的再提出。
& p" ~* F$ i8 Q
4 H4 K7 P( ]" {- g$ I: d* h2 p1 n3 HKrizal Chen
2009 04 16 Thur
. h; _8 h/ L' l. h# L8 l
" o2 Y- a- }5 U% U, Q
- d! A0 J) a0 Z3 g0 F, Q* Y) Z( b- ?原帖:
  E* N$ W0 e# V5 E7 Y% Ehttp://tw.myblog.yahoo.com/dsght-krizal/article?mid=2000&prev=-1&next=1999
) Y& R- t8 B+ \, ^http://dsght-master-krizal.spaces.live.com/default.aspx

1 q) S: k2 z$ x, r$ T[ 本帖最后由 krizal 于 2009-4-16 12:26 编辑 ]

krizal

emu618、emumax和宇宙各放一帖，
讓想多學點東西的人看，
) X; `# [; i/ y3 `對實例產生有興趣的，自行跟我連絡。

8 h; x. W& ^+ d$ W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，
- L" |: o7 N  K, A, d0 z如果不需要這種帖，
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
5 z( j- r  d- x! R, V, {0 z
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：
# j9 P( i: c, u. ~; a" mIP(X)
     FOR i=1 to 16
            L(i)=R(i-1)
            L(i)=R(i-1)⊕f(R(i-1),k(i))
     NEXT i
IP^-1(x)

krizal

原帖由 慵懒悠悠 于 2009-4-16 12:12 发表
. `2 [5 [. T! f+ A7 [嘛，现在在信息安全课上有上密码学
3 U" A! ?  f1 F* A* |
DES的话，是典型的分组密码算法
: p. S+ C9 ~5 S+ j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
, Z; I7 p/ g- w算法流程：
+ ?* |1 r4 `: c& v9 p5 x" RIP(X)
2 f7 S! H2 M% h' \) r7 O1 X     FOR i=1 to 16
6 s9 @( \5 J$ W  V0 N2 [% |            L(i)=R(i-1)
- K; k3 o  c$ H4 A9 v            ...

  r6 O9 y% S) p  o" ]- z/ S是阿，麻煩的是要建table花時間。:loveliness:

krizal

void DES::SubstitutionBoxes()
{
        int s1[4][16]={
3 i  q) |+ [# z! n" x                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
          };

        int s2[4][16]={
, h0 {- x3 C  l0 H; l2 |' x                15,1,8,14,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10,
1 S, E8 F) x# o1 k, P                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
# @7 Z- P0 ~# a: |. L2 K  G) r           };
5 j$ n$ U3 c; g; `8 @
        int s3[4][16]={
0 e4 d# N! w1 p" ]                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,
. r3 J, p; X1 a8 E( L                13,6,4,9,8,15,3,0,11,1,2,12,5,10,14,7,
, N5 k$ C+ w0 K3 l! H; f! r4 i: m/ O                1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12
9 L5 Z! S3 w3 A           };

% z0 `3 c6 ^  S7 K; k        int s4[4][16]={
                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
; o" f, e$ ]$ g0 h' _0 O           };

9 y% |( \! T; U3 c        int s5[4][16]={
                2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9,
4 \0 ^- U6 T+ h9 l                14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6,
% N+ p8 j3 N; N; J! i                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]={
% o2 w* H. N/ D5 l. o5 [* s                12,1,10,15,9,2,6,8,0,13,3,4,14,7,5,11,
; h* N7 D7 ~# o) u+ l- v0 c  A                10,15,4,2,7,12,9,5,6,1,13,14,0,11,3,8,
" t! m6 r- Y- I4 C                9,14,15,5,2,8,12,3,7,0,4,10,1,13,11,6,
0 x, R+ W7 Z" m                4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13
7 `4 q& _! A4 F, o  v  Z9 j           };
5 y  }( p' }: `: L
        int s7[4][16]={
                4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1,
' S1 ^& W' Q" o& m                13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6,
% m6 v0 A: X* }5 y% W% i                1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2,
) k7 X; }; u& G9 A' W) a5 B) t1 K                6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12
0 d! c) }0 j0 x- P           };

$ T; _- Y  G- P* V. W        int s8[4][16]={
6 C+ M% B9 g' c: K- ^7 E' v' E" S$ G                13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7,
, p0 ^* `9 O$ t: L  A, u9 y                1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2,
6 h. ^! }0 I9 X1 c) p$ [                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
% V0 U5 q( W5 n$ t& k           };
5 y8 j3 {( \  t% E2 ]4 H% |}
0 k3 i' E' R0 j; P- q
# ]  [. O! r- ?' ]/ }( a[ 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
6 f7 b6 e- e+ C# W
; \$ Q# q" p' l1 ?$ x  IMD5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
1 s' v* }4 n8 V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
; B  Z8 x) T" s9 c1 ^: j  _6 d3 b2 A
MD5这样的单向杂凑多好...

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，
3 f# Q! Q  Z7 d  D就是需要再建立PERMUTATION TABLE.
- Q# N: }* d" z4 A# ?0 c
MD5 不可逆HASH演算，破解較困難，
但是只能單向驗證。

疾风之狼

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