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
8 t7 f4 D, I" O6 K$ V0 r前言:
0 k: l: U/ P& w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，
3 k: Z7 P; E. h& J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，
我給你答案。
% N: q* }$ P/ _  t6 H" `
開始看了下，感覺密密麻麻的亂碼，但是hack玩習慣了，
" Q- z- N' G/ ~5 X4 f這些都是小事，花了些時間看了下原理，感覺上還是蠻easy的。
$ ^" J: K0 @- l9 s% ?4 _
. z. D; F+ }8 ?6 ^& n5 B5 F本文:
DES屬於近代密碼系統，
1 h" ?0 u6 T  k7 z% N& n  g2 D設計原理為Shannon所提出的加密系統(Product Cipher)
6 ~, d5 z/ k9 ^$ n# XDES主要分三部分:
1.回合金鑰 Key(do 16 times)
2.加密(do 16 times)
: [4 U/ b( I4 ^$ K3.解密(do 16 times)
  @% T1 }1 i, O$ C! B
回合金鑰產生:
1 S9 G; k% u0 j; r2 V. H6 v(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，
重新分配後減縮為原本的56bit，切割56bit各半為28bit
# i# z5 _$ g) S(Kl & Kr = 28bit)。
% |. e4 h6 g: c1 Q7 N: L8 Z(3.)分別對Kl 和 Kr做 左循環位移(LS)。
. r4 A/ a0 R6 F! @) q+ P* H5 e6 F3 W(4.)將移位後之Kl和Kr依照
CP(Compression Permutation)重新分配，
即產生key1。
' @- v0 N& D& P! Y9 H(5.)重複step 3. 和 step 4.直到16組key都產生即可
(key1、key2、key3...key16)。

7 r) h' K0 q$ k4 t! u, F$ Z" CPermutation table ex:
' `) v0 u% s( |+ X: l- ^
; @& A+ r0 P) D. iPermutation operation ex:
+ z+ P, Q0 |) y2 Y  K- u, Q6 L

結語:
% r, Z9 P; C4 z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。

Krizal Chen
) h4 a9 k0 @5 l: L- o& d2009 04 16 Thur
9 E3 f7 Z/ A, G8 T
9 s$ p$ p) J9 o8 B, n9 }" C& U- m; J
5 S$ H) x" N; U: s" X- b原帖:
' X6 {& i+ d) O& j, \( Q( Xhttp://tw.myblog.yahoo.com/dsght-krizal/article?mid=2000&prev=-1&next=1999
! U* I2 j) ~3 Z8 V5 M( P; L6 u/ d( [4 nhttp://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，
* s4 Y# o: K5 `, q. [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。
% D3 p( |8 A- L" r$ c
而關於lz77 和 lz78 family的加密，
0 S4 X' X0 I# E; X7 v( Q5 w* _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，
6 Z4 H/ C/ W* k, ]/ u" }" i- V5 N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
, a7 s, t! L, `# y6 g8 X
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
6 F, R$ S, Q- G+ G' ]算法流程：
: g' ]3 t  z! x/ a% eIP(X)
; T4 n! G# M6 r5 e! ^2 L8 B% }     FOR i=1 to 16
6 m' n" U/ h$ R( m( l/ G9 U            L(i)=R(i-1)
2 K/ T. D% [3 ]7 V            L(i)=R(i-1)⊕f(R(i-1),k(i))
# D6 q) Z3 U- l4 f, B     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
& g" D0 n; v! ?' [, K6 l( t1 E; o
) A# b" e" @& t, u: {# Z* x0 ODES的话，是典型的分组密码算法
* y- T! x% A1 l( r7 F; x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：
) S& G( d0 F% }0 I0 [  F* A5 z, B& I; kIP(X)
) j1 l3 D9 I9 a+ }+ t: U& l" W: f5 `     FOR i=1 to 16
; |9 p1 u. V) H1 ?9 L            L(i)=R(i-1)
            ...

7 V: T* o9 y; f/ _3 A4 R是阿，麻煩的是要建table花時間。:loveliness:

krizal

void DES::SubstitutionBoxes()
- d$ v" e9 A" T1 M5 E( c{
! f1 t; L- X5 @6 l4 c: c        int s1[4][16]={
1 u( S+ e" C/ K3 ~* ?" C& U; U                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
          };
. u) k( X% }6 R2 c7 y( J6 I
        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,
- Q6 i* u$ \) E4 `3 j* g/ i                0,14,7,11,10,4,13,1,5,8,12,6,9,3,2,15,
3 E4 d0 R* A' ~! i* Y3 U3 m                13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9
* j! A* l( x; d3 p$ T6 `           };
. k+ V: b4 S+ X
        int s3[4][16]={
                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,
# x6 R4 T* G( M9 V3 ^& E                13,6,4,9,8,15,3,0,11,1,2,12,5,10,14,7,
; S1 C" B4 D7 q# p5 p4 B' L( p                1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12
2 s- \% }; k9 F5 z" Y  k3 V           };
' X  L, U9 j8 i% _& _9 R
        int s4[4][16]={
+ L- d& C1 ]9 D                7,13,14,3,0,6,9,10,1,2,8,5,11,12,4,15,
" M. I% U) t5 Q                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
           };
$ M, b/ @% N4 a2 m7 e
3 O/ \4 v/ M1 W3 }5 ^        int s5[4][16]={
( p( X% ?: _8 G# W9 o$ b                2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9,
6 D2 N7 L" E2 K( w4 D, |! ^                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,
7 E& N% Q5 j5 N$ D( [  d                11,8,12,7,1,14,2,13,6,15,0,9,10,4,5,3
0 V5 k' A( R/ T1 L. z; K           };
/ I* a- ^" ]( q$ Y  t% j
" j' X, Q+ d( g. ~2 u" E1 K        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,
. P* [* e. u6 _5 f# P                9,14,15,5,2,8,12,3,7,0,4,10,1,13,11,6,
3 ]( o; `$ k9 L3 t' Q                4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13
0 m4 k1 P" `1 t4 t) r* O6 b           };

        int s7[4][16]={
                4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1,
6 v  C7 g& @% }7 O" b. [                13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6,
$ }- L) U& Z' b6 `4 r0 Y# Z                1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2,
2 W3 F2 l5 d; D* D4 \! I. l9 _! C                6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12
( n8 F5 C- l4 [6 i1 h) }; l           };
+ R8 A( A- {; U. E( w* r% V
0 K8 D# Y1 x4 A2 Y" I# B        int s8[4][16]={
  b( V- S" x# Q5 n  o                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,
                2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11
           };
- q" f+ N& B3 A- h* V0 z9 I}

3 B( O7 ~3 e* s7 h' M! e5 x+ r[ 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
- q5 N% N+ [( K) C# P3 e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
9 ~0 i5 Y; a% W6 f
2 k8 U1 N5 K  S9 E6 `9 T' a/ V+ t) c& FMD5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，
& J9 n7 r$ @- ^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

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