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
1 k4 k5 P) q2 _6 c前言:
$ j1 v, s% ^, W5 J# y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，
6 {3 f& _' J  Z, L  Y1 c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，
1 L9 _0 O1 k& }- }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，
* l; v9 _2 z3 i  n0 _  L1 wDES原本是有想看下，但是個人不常用，所以就一直擱著，
9 [& H: y. u% {3 ]) o5 x$ b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。
6 z: j8 f4 F9 B/ y4 ~# |; M* z
% R8 L# q( p4 B開始看了下，感覺密密麻麻的亂碼，但是hack玩習慣了，
7 W$ y* u- h0 V. Q- Z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:
( `& U/ [! U0 W& J3 ]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)
/ Z3 c, J) C5 ^- `; yDES主要分三部分:
1.回合金鑰 Key(do 16 times)
6 D- d. S$ I) t& u& I7 z! g2.加密(do 16 times)
, H( _& d9 Z7 ?3.解密(do 16 times)
  R# w* M& ]& k- M8 z$ T
回合金鑰產生:
(1.)每7bit加入 odd parity check，
2 g; u* P0 W- x  b' S/ S8 D把56 bit的key擴展到64bit。
! W% t$ X- O2 a5 r- a% z1 W(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)。
% t+ [1 R; s3 G(3.)分別對Kl 和 Kr做 左循環位移(LS)。
& q$ \  }1 o7 {(4.)將移位後之Kl和Kr依照
( X$ x7 A' C) @2 a, R9 xCP(Compression Permutation)重新分配，
# ~8 w/ D' g( l" o: R+ u; E8 K即產生key1。
8 _5 u* e1 j- c3 Z(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:

Permutation operation ex:
; t( }: |- O7 v6 B$ F) z8 s; p
$ E; X" L( E: v
4 F: R5 B& g: _& u* n1 i結語:
- z% n* L! m9 h, C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。

, Y/ k8 A, Y  W( V3 uKrizal Chen
2009 04 16 Thur


原帖:
http://tw.myblog.yahoo.com/dsght-krizal/article?mid=2000&prev=-1&next=1999
) s/ ]' B- ?) ohttp://dsght-master-krizal.spaces.live.com/default.aspx

[ 本帖最后由 krizal 于 2009-4-16 12:26 编辑 ]

krizal

emu618、emumax和宇宙各放一帖，
/ ^# S% {: d/ Q* R: p6 m1 l0 p讓想多學點東西的人看，
, ^7 `! j- N; v* ]  e& M$ |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，
6 [% K! G- Z' X, P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，
3 q7 l1 t( ~" n9 Q# }! l* O3 u8 i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
1 I1 k/ I) w9 G4 z+ o
# y# e7 G2 m8 l5 M/ u' D& I* w4 `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)
6 @6 {& c$ J# I. A: K3 a     FOR i=1 to 16
            L(i)=R(i-1)
, F7 x6 `  r% C( T- ?            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
嘛，现在在信息安全课上有上密码学
5 |# j" x3 }5 a: g6 B
DES的话，是典型的分组密码算法
; K6 v, h3 A; T% m. ^( m0 n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
" i+ P# c9 _6 x) {算法流程：
IP(X)
1 i4 S4 y! F3 X; C     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]={
                14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7,
8 D9 n- n+ @; ~: u7 r; N. n                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
' C" k" n0 u6 L0 H8 X  y          };
* R  L3 t3 B# e- w9 `( i+ g
( d3 P' \$ O+ Q7 i" K; ?5 Y        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
           };

        int s3[4][16]={
- g) L3 [1 R4 i' t: e$ T9 `8 a                10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8,
' e+ j. x3 ^, q3 d3 e, q( c; _9 O                13,7,0,9,3,4,6,10,2,8,5,14,12,11,15,1,
1 I: T9 h8 d) E" B6 E) ^$ F                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
( E, v& B( w: u, h/ [6 K7 O+ g           };

, e& _# H' H* B9 B        int s4[4][16]={
! g6 S; Q. ~+ f/ d' ?$ g% l                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,
# Z0 M. H1 z; D  a! t3 ?% a                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
" @' t/ e$ X) J/ u2 F           };
$ A" |- m, R3 n) |; e
. F; d. T* G! W        int s5[4][16]={
# p9 P# c% M2 _2 x1 A                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,
: `# Y, ^  a& e5 t5 E4 ?                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
" i9 `" h  t! Z           };
- O/ I; t5 p- i2 E
. |8 b) H  I  L8 p% O9 Q2 z, @2 T        int s6[4][16]={
                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# M5 I, r1 Y- @' t                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
) d1 b' `2 V4 K# I! d; t1 t( @, w% H           };
1 k1 D5 h7 _2 B1 W8 V. x
7 F  d1 t9 G5 T* H        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,
% r- q3 r8 }$ s: ~; E                1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2,
+ h1 g6 c) t. Z, `8 E/ Q4 e5 {                6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12
           };

        int s8[4][16]={
/ ^! p" u. i0 _( J( W9 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,
8 ?+ ^- N* `7 r; S* S0 Z- [/ e                2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11
           };
3 N7 n1 ~) v  r}

* M; g; O6 y2 M0 T* 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

- v. z, i: c" K% L$ F) {2 \- YMD5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

7 u9 S+ N8 h3 o  t1 B) {# q8 {$ @" HMD5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，
就是需要再建立PERMUTATION TABLE.
2 U& z: O/ Q  q" C& R! ^
, [4 Q; O" T# O9 x: c  X" XMD5 不可逆HASH演算，破解較困難，
; x$ [( n2 j3 y. ~" Q6 L* s但是只能單向驗證。

疾风之狼

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