DES加密算法分析(2)

陕西理工学院毕业论文（设计）

28 29 30 31 32 1 ki是由64比特的初始密钥（亦称种子密钥）导出的第i轮子密钥，ki是48比特

DES算法的关键是f(Ri-1,ki)的功能，其中的重点又在S-盒（Substitution Boxes）上。F函数的输出是32比特。

图2.3 F函数计算过程图

将R经过一个扩展运算E变为48位，记为E（R）。计算E（R）?K=B，对B施行代换S，此代换由8个代换盒组成，即S-盒。每个S-盒有6个输入，4个输出，将B依次分为8组，每组6位，记B= B1B2B3B4B5B6B7B8其中Bj作为第j个S-盒的输入，其输出为Cj，C= C1C2C3C4C5C6C7C8就是代换S的输出，所以代换S是一个48位输入，32位输出的选择压缩运算，将结果C再实行一个置换P（表4），即得F(R,K)。

其中，扩展运算E与置换P主要作用是增加算法的扩散效果。S-盒是DES算法中唯一的非线性部件，当然也就是整个算法的安全性所在。它的设计原则与过程一直因为种种不为人知的因素所限，而未被公布出来。

S-盒如下表[7]：

表2.4 S-盒函数 14 4 13 1 2 15 11 8 3 10 6 12 5 9 0 7 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

10 0 9 14 6 3 15 5 1 13 12 7 11 4 2 8 S3 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

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15 1 8 14 6 11 3 4 9 7 2 13 12 0 5 10 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 S2 3 13 4 7 15 2 8 14 12 0 1 10 6 9 11 5 S1 0 15 7 4 14 2 13 1 10 6 12 11 9 5 3 8 陕西理工学院毕业论文（设计）

7 13 14 3 0 6 9 10 1 2 8 5 11 12 4 15 S4 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 2 12 4 1 7 10 11 6 8 5 3 15 13 0 14 9 4 5 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 12 1 10 15 9 2 6 8 0 13 3 4 14 7 5 11 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 4 11 2 14 15 0 8 13 3 12 9 7 5 10 6 1 S7 13 0 11 7 4 9 1 10 14 3 5 12 2 15 8 6 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 13 2 8 4 6 15 11 1 10 9 3 14 5 0 12 7 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 S8 1 15 13 8 10 3 7 4 12 5 6 11 0 14 9 2 S6 10 15 4 2 7 12 9 5 6 1 13 14 0 11 3 8 S5 14 11 2 12 4 7 13 1 5 0 15 10 3 9 8 6 S-盒的置换规则为：

取{0，1，?，15}上的4个置换，即它的4个排列排成4行，得一4*16矩阵。若给定该S盒的6个输入为b0 b1 b2 b3 b4 b5,在Si表中找出b0 b5行，b1b2 b3b4列的元素，以4位二进制表示该元素，此为S-盒Si的输出[7]。

例2.1 S2的输入为101011，

b1 =1，b6=1，b1 b6=(11)2=3 (b2 b3 b4 b5)2=(0101)2=5

查S2表可知第3行第5列的输出是15，15的二进制表示为1111。 则S2的输出为1111。8个S-盒的代换方式都是一样的。

S盒输出的32比特经P置换，P置换的功能是将32位的输入，按以下顺序置换，然后输入仍为32比特。P置换的顺序如表2.5[7]：

表2.5 置换P 16 7 20 21 29 12 28 17 1 15 23 26 5 18 31 10 2 8 24 14 32 27 3 9 19 13 30 6 22 11 4 25 第7页共21页

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2.2.4 子密钥的生成

初始密钥K（64bit） PC-1 C0（28bit） D0（28bit） LS1 LS1

C1 D1 PC-2 K1 LS2 LS2 . . .

LS16 LS16 C16 D16 PC-2 K16 图2.4 DES子密钥生成流程图

图2.4给出了子密钥产生的流程图。首先对初始密钥经过置换PC-1（表2.6[7]），将初始密钥的8个奇偶校验位剔除掉，而留下真正的56比特初始密钥。

表2.6 密钥置换PC-1 57 49 41 33 25 17 9 1 58 50 42 34 26 18 10 2 59 51 43 35 27 19 11 3 60 52 44 36 63 55 47 39 31 23 15 7 62 54 46 38 30 22 14 6 61 53 45 37 29 21 13 5 28 20 12 4 然后将此56位分为C0，D0两部分，各28比特，C0，D0如下：

C0=k57k49??k44k36 D0=k63k55??k12k4

然后分别进行一个循环左移函数LS1，得到C1，D1，将C1（28位）,D1（28位）连成56比特数

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据，再经过密钥置换PC-2（表2.7）做重排动作，从而便得到了密钥K1（48位）。依次类推，便可得到K2，K3??K16。

表2.7 密钥置换PC-2 14 17 11 24 1 5 3 28 15 6 21 10 23 19 12 4 26 8 16 7 27 20 13 2 41 52 31 37 47 55 30 40 51 45 33 48 44 49 39 56 34 53 46 42 50 36 29 32 [7]

其中LS1（1≤i≤16）表示一个或两个位置的循环左移，当i=1，2，9，16时，移一个位置，当i=3，4，5，6，7，8，10，11，12，13，14，15时，移两个位置。

2.3 DES算法的解密过程

DES算法的解密过程跟加密过程是一样的，区别仅仅在于第一次迭代时用密钥k16，第二次k15、??，最后一次用k1，算法本身没有任何变化。

3.DES算法用C++语言实现

3.1设置密钥函数des_setkey()

此函数的功能是由64比特的密钥产生16个子密钥ki。首先将密钥字节组key[8]转换为64比特的位组，然后进行密钥变换PC-1（祥见PC-1置换表）,置换后得到56比特的密钥，把变换后的密钥等分成两部分,前28位记为C0, 后28位记为D0。将C0，D0进行LS1运算，LS1是循环左移运算。得到C1 ，D1，最后将其进行PC-2置换（见PC-2置换表），得到子密钥k1.然后依次按循环左移LSi(I=2~16，循环次数见循环左移规则)， PC-2置换得到k2~ k16。 void des_setkey(const char key[8]);

static void f_func(bool in[32],const bool ki[48]);//f函数 static void s_func(bool out[32],const bool in[48]);//s盒代替 //变换

static void transform(bool *out, bool *in, const char *table, int len …… 此处隐藏：3258字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……