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:
" |- @5 t1 @" L) b0 I/ B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，
" k. z& B+ p! ^8 y1 y  u0 M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，
% E. w$ c) l( `! f6 w$ ^想不到電機的也要懂DES，那讀資工、資管的情何以堪，
5 Y8 J1 }1 i9 _) x$ j# }: eDES原本是有想看下，但是個人不常用，所以就一直擱著，
+ \3 g- V) _' J) |  q4 f* Z我就跟我弟說 我對DES沒什麼研究，但給我30分~1小時，
- ?+ L, \2 G) r+ H# [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，
這些都是小事，花了些時間看了下原理，感覺上還是蠻easy的。

. c1 l4 e! {- o本文:
DES屬於近代密碼系統，
; E: Z  Z/ E; M設計原理為Shannon所提出的加密系統(Product Cipher)
* P) t* }8 V: L3 KDES主要分三部分:
1 J/ |4 z! ]" C' u1.回合金鑰 Key(do 16 times)
: E- ?5 Z3 d6 U  F0 d+ L9 I. {1 R2.加密(do 16 times)
0 p. W" J. _2 J3.解密(do 16 times)
- C. J2 T6 M0 O8 O; f
回合金鑰產生:
(1.)每7bit加入 odd parity check，
; S, |' c- `8 b' g把56 bit的key擴展到64bit。
(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)。
0 k6 i! G* U9 K9 m  ?- d(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
$ Y' j7 m! a: C. V* \( k) o! @CP(Compression Permutation)重新分配，
即產生key1。
(5.)重複step 3. 和 step 4.直到16組key都產生即可
$ d# u8 I- d2 `# a3 X: ]7 M(key1、key2、key3...key16)。

$ B$ m$ z1 d9 b" {6 a+ EPermutation table ex:

Permutation operation ex:
& N. @+ V7 z0 o6 D
( a$ j( l* b5 ~4 V0 m
: S& R/ G: p% K結語:
/ I* N  t2 Y2 W' x. [5 U1 {盡量寫的簡單扼要，重要的步驟大概都列出來了，
# a5 L" N9 d# r6 u關於實例要寫一大堆code table，有興趣的再提出。
8 @+ M, }+ I8 [* q. O( |
Krizal Chen
& S7 U' z  I3 \+ }4 q& R# _. l2009 04 16 Thur


' v! T& r$ Y# `原帖:
http://tw.myblog.yahoo.com/dsght-krizal/article?mid=2000&prev=-1&next=1999
2 d# g0 O2 M& m2 p, d/ Ghttp://dsght-master-krizal.spaces.live.com/default.aspx
% Y: V9 Z/ z1 y& g
# }; N* D7 c3 a2 E[ 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，
對實例產生有興趣的，自行跟我連絡。
5 K) X; H7 O/ v
5 n! X; P' k0 P+ h0 H. V' t1 ^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，
! H% \6 D& Y6 A1 V0 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
0 P$ c$ z' P. q) P2 v. N
7 T+ o; L* `+ R5 H  [1 aDES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：
, F7 a, f% [, Q7 N$ Z  }& EIP(X)
     FOR i=1 to 16
0 G0 ~: @9 Z" D# p$ V$ z! u; g            L(i)=R(i-1)
            L(i)=R(i-1)⊕f(R(i-1),k(i))
9 k; H' @! @5 g0 i2 L6 }     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

6 }3 s  l+ q9 f3 Z8 bDES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
) a6 }% B( s3 d1 u  C1 \算法流程：
% o. t4 h# o5 \; Y1 C4 Q7 ZIP(X)
     FOR i=1 to 16
            L(i)=R(i-1)
            ...

是阿，麻煩的是要建table花時間。:loveliness:

krizal

void DES::SubstitutionBoxes()
{
        int s1[4][16]={
  A- [. G4 s4 E3 N8 B& N                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,
3 W& Q! ]; @4 i4 S5 V5 e                15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13
          };
0 j4 [5 T; G4 o4 m
& e" d, v+ W1 x: D        int s2[4][16]={
: D% n  }: }( L; l+ @# l                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,
9 |" c4 W5 I9 w( `$ q                13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9
           };
( e6 H7 p+ g) F7 ^; e* z
) r+ b! B+ v% p" M. A# L        int s3[4][16]={
                10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8,
6 Q5 {, O; i5 A4 Q* `; w+ R                13,7,0,9,3,4,6,10,2,8,5,14,12,11,15,1,
: z. Y6 h8 _% t/ i  V) g. s                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
           };

        int s4[4][16]={
5 ?5 }# f; @8 O+ V7 N; x& ?8 x/ Y/ B                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,
6 a1 \4 J5 X/ Y0 n$ t! L  O0 J                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
: \# B0 f7 x1 j           };
  b( |- g, e$ U, e/ P! W
' n4 x& q+ i- b) l        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,
/ I! N, {7 z4 _( e; j6 P0 U                11,8,12,7,1,14,2,13,6,15,0,9,10,4,5,3
           };

( o" Z' J) ^6 C. k( v4 G' {        int s6[4][16]={
8 u3 U2 n9 u/ Y! h5 G: |2 ?  z                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
           };

        int s7[4][16]={
                4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1,
& S/ f! {' t( N. E7 A' l2 H                13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6,
: V) e+ e) Z2 a                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
) G+ ]/ V# G$ q5 I           };

        int s8[4][16]={
                13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7,
" d. H% F; z; m% y4 g                1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2,
; p+ Q. n) w6 ^4 u3 C                7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8,
7 g9 A2 @0 w% H; n+ `                2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11
$ M* u6 ~0 _) W           };
}
* A# e( k+ b! P
0 v9 H$ h: N" m6 U& I[ 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

MD5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
" l* |/ k; V% `! b3 `/ H# x, R; N- T% A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 e4 S/ w7 C( L0 V% |: j
MD5这样的单向杂凑多好...

哈 各種演算法各有優缺點，
  m4 h+ ^/ \; i/ N3 {+ ]DES 演算法簡單，單純用XOR執行快速，
就是需要再建立PERMUTATION TABLE.

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: