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，
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，
想不到電機的也要懂DES，那讀資工、資管的情何以堪，
: g/ L8 ]; e  e: q: y% [DES原本是有想看下，但是個人不常用，所以就一直擱著，
8 |6 n3 J4 `; ^% Z% J6 j* y我就跟我弟說 我對DES沒什麼研究，但給我30分~1小時，
) |! R+ Z; p7 l. c/ W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。

本文:
/ K8 W) f3 A1 ?. V2 ~  V% }DES屬於近代密碼系統，
' w2 k4 V- Y7 N設計原理為Shannon所提出的加密系統(Product Cipher)
0 B& y  J. z9 Q" y1 sDES主要分三部分:
1.回合金鑰 Key(do 16 times)
2.加密(do 16 times)
3.解密(do 16 times)

8 S+ p8 U8 y6 I! R# |. Y6 K, S回合金鑰產生:
) L+ n( {+ j+ w; p0 n! s(1.)每7bit加入 odd parity check，
2 Z' M7 Z5 s: X/ v把56 bit的key擴展到64bit。
6 x% j3 _; A" {(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)。
+ D& O! m& o) S(4.)將移位後之Kl和Kr依照
CP(Compression Permutation)重新分配，
2 U. s4 y. @% s6 H# V3 m即產生key1。
  J7 W$ H& Q5 J7 T' @* e(5.)重複step 3. 和 step 4.直到16組key都產生即可
(key1、key2、key3...key16)。
! f& L3 H6 R+ t& t# B* a
7 c" \- C1 d* a6 _, d, N  a# QPermutation table ex:

; V" F8 \, b! u9 S: B/ M/ iPermutation operation ex:


結語:
: I! m. M. w* p5 Q/ a* N2 E盡量寫的簡單扼要，重要的步驟大概都列出來了，
# n1 A4 O, `9 q9 V關於實例要寫一大堆code table，有興趣的再提出。

% R9 I: x1 r' z) J/ F0 i. nKrizal Chen
2009 04 16 Thur
  n+ ^/ v3 k1 v  ]% i4 _3 R8 Z3 q

原帖:
# c8 ~5 F( {. I0 Lhttp://tw.myblog.yahoo.com/dsght-krizal/article?mid=2000&prev=-1&next=1999
( A6 _2 {5 @1 @http://dsght-master-krizal.spaces.live.com/default.aspx

" V# L5 U/ e* B8 c: G% E1 s/ }- m3 I# P$ ?[ 本帖最后由 krizal 于 2009-4-16 12:26 编辑 ]

krizal

emu618、emumax和宇宙各放一帖，
0 |+ C: g- W: m! P% D' t4 ~$ b+ A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。

而關於lz77 和 lz78 family的加密，
! ^5 l% F5 _. W2 Q2 [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，
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

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)
+ D7 S: l& B8 x. h     FOR i=1 to 16
            L(i)=R(i-1)
            L(i)=R(i-1)⊕f(R(i-1),k(i))
     NEXT i
* ~( r( `* \8 y. ^+ y) ~0 zIP^-1(x)

krizal

原帖由 慵懒悠悠 于 2009-4-16 12:12 发表
  [7 j5 _) j- v7 N' x+ h$ U$ K7 z) f/ s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
* ~% l" I: x; I% i- 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
$ r: E" m) K, `# S) K3 ^2 l算法流程：
IP(X)
     FOR i=1 to 16
' s+ X6 U3 u4 d1 \; o0 ~            L(i)=R(i-1)
9 v5 \; H9 A4 p  @& ^6 s! s            ...

是阿，麻煩的是要建table花時間。:loveliness:

krizal

void DES::SubstitutionBoxes()
' y5 w; Q$ [- ^7 @* h3 V) \  w) G{
( q, ]& U5 G7 `! D; R% a1 E, G" X        int s1[4][16]={
( D" G& J  K% z) \+ y                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
          };

( d$ u* e1 b% v        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,
                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
. T- ?; r3 ]5 k1 A/ G! e3 A           };
9 ^, B. U4 M2 q' C  V
        int s3[4][16]={
! ?* h9 i  w3 R, {% j# X  s+ E0 u1 W                10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8,
2 H6 m3 f% ~# P9 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,
& E$ {+ v( K4 B! m# s2 ?. j                1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12
           };
, i7 k- _; Q4 ]/ t0 t; G
4 x% `" t+ P/ w        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,
& V( |, Z- z6 h                10,6,9,0,12,11,7,13,15,1,3,14,5,2,8,4,
8 H! Y1 Y2 Z& S5 v4 N                3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14
           };

* P9 V( Z: X$ Z        int s5[4][16]={
                2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9,
% v) `; [: D5 Q% V                14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6,
' [4 o: g; g9 \- }* Y2 ]  }                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
" U+ ?7 G  g0 M# J2 }3 E* Z  l# \/ G           };
  ]7 L/ w2 T9 x$ o* f
: G' o: o2 T7 ~        int s6[4][16]={
                12,1,10,15,9,2,6,8,0,13,3,4,14,7,5,11,
$ M2 B) u9 r% r. z0 H* s                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
, m1 X) A) `5 p% u6 z8 Q: ~1 j           };
+ I8 c5 q# V  w4 y
8 ]; [7 i" \/ u' I% A        int s7[4][16]={
7 W8 b& O6 {( `. ~( o+ ~9 U                4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1,
. _6 t7 l/ C4 O# v/ k4 s2 \                13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6,
* j! y5 G$ Y& y2 e! ]# a6 w1 W                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
) E6 [, E$ }5 Q: B& P; b& r           };

' T) T, o: l! o# R, q; |% N        int s8[4][16]={
% a, [1 J* S; [* f1 J                13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7,
4 @4 D- k0 p( [6 p- ]- c                1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2,
! x- T  z8 [! M% A. e                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
0 j: T4 O& ]# d           };
}
: k! T7 v) T  ?; f+ v' E
* \* @5 b6 J* I, h$ u5 o# H, [[ 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
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 n! I* Y0 U1 w! A' MMD5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，
: C7 L8 L, i- z0 S9 J$ x& Y8 d就是需要再建立PERMUTATION TABLE.
  r5 [) E" r5 p- f+ l+ ~
; f, a6 ?9 k1 M$ pMD5 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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