des算法详细介绍

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1、实用标准文案1973年5月15日，美国国家标准局（现在美国国家标准技术研究所（NIST）在联邦注册报上发表一则启事，公开征集用来保护传输和静止存储中的计算机数据的密码算法，这一举措最终导致了数据加密标准DES的出现。DES采用分组乘积密码体制，它是由IBM开发，是对早期被称为Lucifer密码体制的改进。DES在1975年3月17日首次在联邦记录中公布，而且声明对比算法征求意见。到1977年2月15日拟议中的DES被采纳为“非密级”应用的一个联邦标准。最初预期DES作为一个标准只能使用10~15年，然而，出于种种原因，可能是DE

2、S还没有受到严重的威胁，事实证明了DES要长寿得多。在其被采用后，大约每隔5年被评审一次。DES的最后一次评审是在1999年1月。但是，随着计算机计算能力的提高，由于DES的密钥过短，仅有56位，对DES的成功攻击也屡见报端。例如：1999年1月，RSA数据安全公司宣布：该公司所发起的对56位DES的攻击已经由一个称为电子边境基金（EFF）的组织，通过互联网上的100000台计算机合作在22小时15分钟内完成。在这种情况下，对于替代DES的要求日益增多。最终，NIST于1997年发布公告，征集新的数据加密标准作为联邦信息处理标准

3、以代替DES。新的数据加密标准称为AES，关于AES的讨论将放在后面的4.5节。尽管如此，DES的出现是现代密码学历史上非常重要的事件。它对于我们分析掌握分组密码的基本理论与设计原理仍然具有重要的意义。4.1.1DES算法描述精彩文档实用标准文案DES是一个16轮的Feistel型结构密码，它的分组长度为64比特，用一个56比特的密钥来加密一个64比特的明文串，输出一个64比特的密文串。其中，使用密钥为64比特，实用56比特，另8位用作奇偶校验。加密的过程是先对64位明文分组进行初始置换，然后分左、右两部分分别经过16轮迭代，然

4、后再进行循环移位与变换，最后进行逆变换得出密文。加密与解密使用相同的密钥，因而它属于对称密码体制。图4-3给出了DES过程框图。假设输入的明文数据是64比特。首先经过初始置换IP后把其左半部分32比特记为L0，右半部分32比特记为R0，即成了置换后的输入；然后把R0与密钥产生器产生的子密钥k1进行运算，其结果计为f(R0,k1);再与L0进行摸2加得到L0f(R0,k1),把R0记为L1放在左边，而把L0f(R0,k1)记为R1放在右边，从而完成了第一轮迭代运算。在此基础上，重复上述的迭代过程，一直迭代至第16轮。所得的第16轮

5、迭代结果左右不交换，即L15f(R15,k16)记为R16,放在左边，而R15记为L16放在右边，成为预输出，最后经过初始置换的逆置换IP-1运算后得到密文。下面详细介绍DES加密过程中的基本运算：（1）DES中的初始置换IP与初始逆置换IP-1表4-1给出了初始置换IP与初始逆置换IP-1。对于要加密的明文串64比特，初始置换IP把原来输入的第58位置换为第1位，原输入的第50位置换为第2位，……,把原输入的第7位置换为第64位，即最后一位。同样的初始置换是以预输出作为它的输入，该置换的输出以预输出块的第40位作为它的第1位，

6、……,而以25位作为它的最后一位。精彩文档实用标准文案图4-3DES框图精彩文档实用标准文案表4-1初始置换IP与初始逆置换（2）密码函数f函数f:{0,1}32´{0,1}48®{0,1}32的输入是一个32比特串(当前状态的右半部)和子密钥。密钥编排方案由16个48比特的子密钥组成，这些子密钥由56比特的种子密钥k导出。每个ki都是由k置换选择而来（子密钥的产生过程将在后面详细说明）。图4-4给出了函数f的示意图。它主要包含一个应用S盒的替代以及其后跟随的一个固定置换P。密码函数f是整个加密的关键部分，它包含了如下四种功能：

7、i)扩展函数E扩展函数E的功能就是将一个32位的输入块扩展为48位的输出块，而这48位的输出块再分成8个6位的块。它是按照表4-2依次选择它所输入中的位而取得的。从表4-2可知，E(R)的前面3位是R的32，1，2位置上的值，而E(R)的最后2位是R的32，1位的值。精彩文档实用标准文案图4-4DES的f函数i)模2加法模2加功能就是将E(R)的各个位与密钥k的各位逐位作模2加，以得到输出bi,具体运算如下：精彩文档实用标准文案表4-2E比特选择表32123454567898910111213121314151617161718

8、19202120212223242524252627282928293031321i)S盒运算在密码函数f(R,k)中有8个S盒，称为8个不同的选择函数，分别用表示，参见表4-3。每个S盒都是将6位作为输入，得到一个4位块作为输出。以S1为例，若B是6位的一个块