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今天要说点和你的隐私有关的事情,在这个信息化的时代,是不是真的有人一手握着你的信息,一手数着钞票呢?答案一定是当然。
说到网络安全,我就不得不提一个东西——密码学(是不是听起来头皮发麻心跳加速),稳住稳住,老司机上线带你学。今天给大家say&see什么是密码学中的DES。
简介DES:
English Name:Data Encrytion Standard
中文名:DES 算法,数据加密标准
是迄今为止世界上最为广泛使用和流行的一种分组密码算法。(听到这里有没有感觉有点东西)
1、参数介绍:data(加解密的数据):64bit的明文或者密文需要被加密或被解密的数据
key(加解密的密钥):8Byte,64bit密钥(56bit密钥+8bit奇偶校验位)
mode(工作模式):加密或者解密的工作流程
2、工作流程: WechatIMG1123、初始IP置换:DES算法使用64位的密钥key将64位的明文输入块变为64位的密文输出块,并把输出块分为L0、R0两部分,每部分均为32位。左部分Li=Ri-1,右部分Ri=Li-1⊕F(Ri-1,Ki)(注:这里的⊕指二元域上的加法,即异或),初始置换规则如下:
1 58,50,42,34,26,18,10,02,2 60,52,44,36,28,20,12,04,
3 62,54,46,38,30,22,14,06,
4 64,56,48,40,32,24,16,08,
5 57,49,41,33,25,17,09,01,
6 59,51,43,35,27,19,11,03,
7 61,53,45,37,29,21,13,05,
8 63,55,47,39,31,23,15,07,
即将输入的64位明文的第1位置换到第40位,第2位置换到第8位,第3位置换到第48位。以此类推,最后一位是原来的第7位。置换规则是规定的。L0是置换后的数据的前32位(D1-D32),R0是置换后的数据的后32位(D33-D64)。
4、轮结构:F函数是DES的加密核心,作用也是非常大的,而Feistel结构决定了其加密解密流程是相同的,无论是硬件实现还是软件实现都只需要一种结构,不需要分别实现。
函数F由四步运算构成:密钥置换;扩展E变换;S-盒代替;P-盒置换。
(1)、密钥置换------子密钥生成DES算法由64位密钥产生16轮的48位子密钥。在每一轮的迭代过程中,使用不同的子密钥。
a、把密钥的奇偶校验位忽略不参与计算,即每个字节的第8位,将64位密钥降至56位,然后根据选择置换PC-1将这56位分成两块C0(28位)和D0(28位);
b、将C0和D0进行循环左移变化(注:每轮循环左移的位数由轮数决定),变换后生成C1和D1,然后C1和D1合并,并通过选择置换PC-2生成子密钥K1(48位);
c、C1和D1在次经过循环左移变换,生成C2和D2,然后C2和D2合并,通过选择置换PC-2生成密钥K2(48位);
d、以此类推,得到K16(48位)。但是最后一轮的左右两部分不交换,而是直接合并在一起R16L16,作为逆置换的输入块。其中循环左移的位数一共是循环左移16次,其中第一次、第二次、第九次、第十六次是循环左移一位,其他都是左移两位。
(2)、扩展E变换扩展E变换是将数据的右半部分Ri从32位扩展到48位。
扩展置换的目的:
a、产生与密钥相同长度的数据以进行异或运算,R0是32位,子密钥是48位,所以R0要先进行扩展置换之后与子密钥进行异或运算;
b、提供更长的结果,使得在替代运算时能够进行压缩。
扩展置换E规则如下:
1 32,01,02,03,04,05,2 04,05,06,07,08,09,
3 08,09,10,11,12,13,
4 12,13,14,15,16,17,
5 16,17,18,19,20,21,
6 20,21,22,23,24,25,
7 24,25,26,27,28,29,
8 28,29,30,31,32,31,
也就是说,表中的第i个数据j表示输出的第i位为输入的第j位。例如;输出的第1位是输入的第32位,输出的第7位为输入的第4位。
(3)、S-盒S-盒作为feistel结构的核心,起着至关重要的作用。输入的32bit数据经扩展置换之后与48bit子密钥Kn异或,生成的结果作为输入,传入S盒中进行代替运算。S-盒功能是把48位数据变为32位数据,feistel结构中是由8个不同的S盒共同协作完成。其中,每个S-盒有6位输入,4位输出。所以48位的输入块被分成8个6位的分组,每一个分组对应一个S-盒代替操作。经过S-盒代替,形成8个4位分组结果。
注:每一个S-盒的输入数据是6位,输出数据是4位,但是每个S-盒自身是64位!!
S-盒1:
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,
S-盒2:
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,
S-盒3:
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,
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,
S-盒4:
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,
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,
S-盒5:
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,
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,
S-盒6:
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,
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,
S-盒7:
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,
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,
S-盒8:
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,
S盒的计算:第一位和第六位确定行数,第二、三、四行确定列数,在表中找出对应的数据,将其表示为二进制数据。
(4)、P-盒