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:
. h. M5 V& q+ w* y( l) @9 ?6 F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，
( n% Y9 I+ q6 K7 P4 }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，
: t  p1 C9 P0 N! \5 i: u( F我給你答案。

+ w: Y) D. x! V  P開始看了下，感覺密密麻麻的亂碼，但是hack玩習慣了，
0 @0 D- r; _( M) G- Z& 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:
7 ^9 m/ W& }  N' ^DES屬於近代密碼系統，
5 k2 G/ Z" n) R7 S6 k8 U設計原理為Shannon所提出的加密系統(Product Cipher)
8 a% m9 [2 D( J) V9 O: WDES主要分三部分:
1.回合金鑰 Key(do 16 times)
6 j1 _7 {- A$ }& R2.加密(do 16 times)
3.解密(do 16 times)

回合金鑰產生:
9 m5 ?' B; I! ~% G# ?# `(1.)每7bit加入 odd parity check，
9 g! Z: r7 f0 m; X把56 bit的key擴展到64bit。
7 n: R& N" t5 H7 T7 h(2.)將64 bit的key依照KP(Key Permutation)重新分配，
9 `8 {; I  q6 a3 v7 \' I9 W4 w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
+ c/ {* p  W# h' n5 JCP(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
3 T; K  ?) r2 i(key1、key2、key3...key16)。

Permutation table ex:
) a5 X, N! Y- E1 [$ ~3 A
1 L6 }+ L7 H1 l) j: o; EPermutation operation ex:

. W% l0 }* F; h# ^9 }
結語:
盡量寫的簡單扼要，重要的步驟大概都列出來了，
( z  V# A+ w! x6 C" e+ j: c關於實例要寫一大堆code table，有興趣的再提出。
, D  P4 s% v1 B
Krizal Chen
2009 04 16 Thur

* {: k; W6 A7 _3 u' ~  a
原帖:
http://tw.myblog.yahoo.com/dsght-krizal/article?mid=2000&prev=-1&next=1999
/ h9 @9 B- `! Y, t/ o. L, s3 ]http://dsght-master-krizal.spaces.live.com/default.aspx

, M6 ^3 o) T1 Y) t0 U) h0 [4 B[ 本帖最后由 krizal 于 2009-4-16 12:26 编辑 ]

krizal

emu618、emumax和宇宙各放一帖，
8 _6 H6 I* J% {8 k% |7 i5 j讓想多學點東西的人看，
" j+ J# K& S) X6 q6 I3 P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，
/ v' Q1 E% v4 r8 \6 o' N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，
# K7 n! n; F) |( s0 G( e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
1 r5 P& B, m3 I1 W9 f8 w  z3 F1 g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：
' R; O! ]1 K: b+ N3 y0 D4 M# bIP(X)
     FOR i=1 to 16
            L(i)=R(i-1)
' c" F4 v; x/ \/ u. n            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
) q* t. f$ Q2 O$ G嘛，现在在信息安全课上有上密码学
/ D! F. i- _0 }. F2 I5 a% C3 @
- U$ N) }2 f4 s! nDES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：
0 L7 ^6 n8 s- Y8 ?% p* DIP(X)
: m# {$ B/ y0 {( [     FOR i=1 to 16
5 D, _% T) @: H3 v  b# f- c9 U& t            L(i)=R(i-1)
  s$ d0 }& E1 V1 i& }            ...

& ^( {$ u, n: j; B4 _8 M是阿，麻煩的是要建table花時間。:loveliness:

krizal

void DES::SubstitutionBoxes()
{
        int s1[4][16]={
$ R% X. T5 I" S+ H  U0 y                14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7,
, \5 T; P4 w8 w4 u3 {( z8 C7 R* O9 t                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,
  s& b3 n+ M4 p9 s2 B6 n                15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13
; L- N4 H+ H3 G6 d- ]7 B# x          };

        int s2[4][16]={
8 a3 a3 {" N( R2 \                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,
3 P9 C- ?, v: l  ?7 E2 D1 G4 A                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
/ L/ @4 v) ~: k( Y) J           };

        int s3[4][16]={
                10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8,
9 f7 [% ?! t! F/ |# [                13,7,0,9,3,4,6,10,2,8,5,14,12,11,15,1,
& b' x0 }- n9 p  [) C, g# V8 t* |                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
           };

' ^3 Y. Z! T$ B0 {; C- f6 o: m' A2 y  i        int s4[4][16]={
                7,13,14,3,0,6,9,10,1,2,8,5,11,12,4,15,
5 A" z7 b" `( V( x9 V2 i  x                13,8,11,5,6,15,0,3,4,7,2,12,1,10,14,9,
, f3 C9 t0 |3 O9 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
           };
' a3 x. l- i$ ]) t* l6 D; U
# r2 r% w# M3 x" i; Z! q        int s5[4][16]={
1 D) Z9 ]9 Y3 m9 L                2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9,
) z7 o4 z! J6 z! X% |                14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6,
" f+ P4 u  y% O                4,2,1,11,10,13,7,8,15,9,12,5,6,3,0,14,
. X8 G0 Q$ K; W4 n  v" ]) K/ j' a/ Y2 I$ r                11,8,12,7,1,14,2,13,6,15,0,9,10,4,5,3
           };
8 C' d) G! M  Z6 @" [
        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,
" @+ A7 P+ m) E# N4 W, \                9,14,15,5,2,8,12,3,7,0,4,10,1,13,11,6,
) `& t: z) d9 c% \; Y                4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13
; W) y, Z$ U) }: J: D           };
" A% x* }$ n" f6 L" k6 G1 g
: W. g/ k% z8 \2 C+ L5 P        int s7[4][16]={
& }& J) e2 o  S/ l                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,
" [% n, g  L9 n& a/ E$ p                1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2,
! s' Q% n0 S* V' A; }8 }$ y5 w* c                6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12
6 F7 V6 e" _% n           };

        int s8[4][16]={
                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
+ `5 ?! ?8 [: z( x5 T: x3 V( x           };
}
, h7 [+ h4 i6 E4 Y! s# o1 Z9 o, |
[ 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

- k7 l# ?, `5 q/ V/ Y% E( PMD5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
' o  B" T+ W) F8 r. {# l" f( T1 p5 C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
1 z& x6 Q( t5 \. H4 V, i. _
& k7 y3 C8 }3 f. GMD5这样的单向杂凑多好...

( h4 u  F; E/ ~! B( U: l
: r" B( g, K& F6 F$ x# r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.
: l0 Q1 N- c2 o: _1 F' ^
MD5 不可逆HASH演算，破解較困難，
- Q3 Y5 @# m0 L8 T  K但是只能單向驗證。

疾风之狼

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