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，
' r0 I0 M7 |2 C# r  t6 \* [' j. _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，
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，
2 ?$ c0 ]' c- N; j我給你答案。
5 `4 ~! ?8 ]4 F' i; J& g7 I
開始看了下，感覺密密麻麻的亂碼，但是hack玩習慣了，
- E* r$ U; y/ b( V) P: H: l這些都是小事，花了些時間看了下原理，感覺上還是蠻easy的。
) E7 ^, C1 z. g2 N
本文:
DES屬於近代密碼系統，
設計原理為Shannon所提出的加密系統(Product Cipher)
DES主要分三部分:
- B, h+ f$ [$ R; B3 I7 M1.回合金鑰 Key(do 16 times)
2.加密(do 16 times)
3.解密(do 16 times)
' ?; {  q; W4 _, v5 z
回合金鑰產生:
0 e! H  l- P* o# l2 l( K0 p. h(1.)每7bit加入 odd parity check，
  y2 E/ t% A1 \# \把56 bit的key擴展到64bit。
9 O8 V  g$ ?5 o( i2 V3 H: Y$ ^(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)。
(4.)將移位後之Kl和Kr依照
& T1 Z  s& i* I5 M, A% W3 BCP(Compression Permutation)重新分配，
8 Q+ g( Y6 E. o即產生key1。
0 L# m1 V( D/ m(5.)重複step 3. 和 step 4.直到16組key都產生即可
(key1、key2、key3...key16)。
0 f4 U' y7 J9 I
Permutation table ex:

Permutation operation ex:
, O, P1 h1 |  c( M5 i9 I

4 e- u3 @' ^% @* H: |; D結語:
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。
1 W( W: f, ~* i9 ]0 X
Krizal Chen
2009 04 16 Thur
# P! Y; a  N7 i
$ h/ r1 E$ r" N+ w
6 C4 T2 x. t9 G; V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

% p6 I) N! R# n( O; d[ 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，
0 x  X: A* @2 P2 t% ^% J% {對實例產生有興趣的，自行跟我連絡。

/ g3 o  ]) ~' q: W& `而關於lz77 和 lz78 family的加密，
# c+ ^: ?# j7 R" E/ B1 b2 ]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：
( }# g- i- p0 a/ Z) IIP(X)
     FOR i=1 to 16
8 R2 W' ^' s; E. H, g            L(i)=R(i-1)
% ~" M  v; ^2 H$ d, @            L(i)=R(i-1)⊕f(R(i-1),k(i))
+ B& E% W& Q/ L     NEXT i
& A  @4 n$ Q/ }% {; A; oIP^-1(x)

krizal

原帖由 慵懒悠悠 于 2009-4-16 12:12 发表
1 S6 G( g0 t/ k5 e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：
: i2 K$ c8 H& g$ r/ @! S6 P0 L  rIP(X)
     FOR i=1 to 16
3 n' H7 d0 Q* E8 L/ G) T            L(i)=R(i-1)
* i( y- Z- D6 S+ x; ?; q1 j  _            ...

是阿，麻煩的是要建table花時間。:loveliness:

krizal

void DES::SubstitutionBoxes()
{
" l+ i( g, n. `! Y        int s1[4][16]={
                14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7,
6 M" S: A; k; o7 I. ^/ G                0,15,7,4,14,2,13,1,10,6,12,11,9,5,3,8,
3 L9 ~/ X5 V& }! M9 \0 B                4,1,14,8,13,6,2,11,15,12,9,7,3,10,5,0,
9 g' j  I7 H2 Y. k* m                15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13
& |* q0 k& u9 x  }' i' l/ P5 S* z          };

* o; [/ l  ~; j4 i        int s2[4][16]={
! n( o0 C* g! F- n! \2 M7 v" ]6 Q                15,1,8,14,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10,
, C, D/ |2 J- \; N- p, q$ {                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,
/ I' M. X6 t; }; ]                13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9
           };

        int s3[4][16]={
' v! W! m% h' U                10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8,
! E* G6 u/ {; _                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
           };
4 o( D* r8 w  q5 X, C2 t
        int s4[4][16]={
9 B( _$ j1 }& 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,
# z; _( ?. P  r/ ~                3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14
" B0 z! {/ E1 d$ F# X           };
% U8 ~5 z6 {. ~; V; f' O
        int s5[4][16]={
                2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9,
. ^" @" l  g6 ]4 R' ~4 `! t                14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6,
8 x8 }# `% ~# 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
           };
7 B( Y# L+ c5 Y" m4 M+ ]3 P6 q. }
5 j( s$ @3 }: b: [        int s6[4][16]={
/ u; D: L, ]5 T" A4 ?                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,
! G& r: o: q2 R                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
8 Y% F9 ?# ?( G% ^9 n8 z% D           };
+ I, H/ D: v! j: c$ K
        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,
! l1 k$ }3 G, L                1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2,
1 t/ n* T' O/ M  t, u                6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12
           };

  e& K! }' E# @6 {        int s8[4][16]={
* s0 I& t7 z: {, M                13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7,
                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,
. O& _) o2 b  \# u. x  @                2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11
           };
}
5 v8 Z+ P+ W2 {$ Q& D
[ 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
7 P$ {# n* d; I7 t. E9 E6 I: j- F; t& B
; Q- W: [" t% _% BMD5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
/ b) n( V& f% \: J6 i$ q5 }& R$ a
MD5这样的单向杂凑多好...

哈 各種演算法各有優缺點，
0 Q/ P: e- J7 w! x- fDES 演算法簡單，單純用XOR執行快速，
$ K" `+ ^; n3 x! o5 f. G: B就是需要再建立PERMUTATION TABLE.
5 f4 d9 {" ^7 _* u0 a: e, ?' V
0 _+ }! a2 x% @& K5 m* JMD5 不可逆HASH演算，破解較困難，
% P8 Y* o) `: Q8 N9 |8 ]1 v4 S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: