章節字數：3769 更新時間：08-10-24 23:40
des算法一、DES算法
DES算法為密碼體製中的對稱密碼體製，又被成為美國數據加密標準，是1972年美國IBM公司研製的對稱密碼體製加密算法。
其密鑰長度為56位，明文按64位進行分組，將分組後的明文組和56位的密鑰按位替代或交換的方法形成密文組的加密方法。
DES加密算法特點：分組比較短、密鑰太短、密碼生命周期短、運算速度較慢。
DES工作的基本原理是，其入口參數有三個：key、data、mode。key為加密解密使用的密鑰，data為加密解密的數據，mode為其工作模式。當模式為加密模式時，明文按照64位進行分組，形成明文組，key用於對數據加密，當模式為解密模式時，key用於對數據解密。實際運用中，密鑰隻用到了64位中的56位，這樣才具有高的安全性。
DES算法把64位的明文輸入塊變為64位的密文輸出塊，它所使用的密鑰也是64位，整個算法的主流程圖如下：
其功能是把輸入的64位數據塊按位重新組合，並把輸出分為L0、R0兩部分，每部分各長32位，其置換規則見下表：
58，50，12，34，26，18，10，2，60，52，44，36，28，20，12，4，
62，54，46，38，30，22，14，6，64，56，48，40，32，24，16，8，
57，49，41，33，25，17，9，1，59，51，43，35，27，19，11，3，
61，53，45，37，29，21，13，5，63，55，47，39，31，23，15，7，
即將輸入的第58位換到第一位，第50位換到第2位，。。。，依此類推，最後一位是原來的第7位。L0、R0則是換位輸出後的兩部分，L0是輸出的左32位，R0是右32位，例：設置換前的輸入值為D1D2D3。。。。。。D64，則經過初始置換後的結果為：L0=D58D50。。。D8；R0=D57D49。。。D7。
經過16次迭代運算後。得到L16、R16，將此作為輸入，進行逆置換，即得到密文輸出。逆置換正好是初始置的逆運算。例如，第1位經過初始置換後，處於第40位，而通過逆置換，又將第40位換回到第1位，其逆置換規則如下表所示：
40，8，48，16，56，24，64，32，39，7，47，15，55，23，63，31，
38，6，46，14，54，22，62，30，37，5，45，13，53，21，61，29，
36，4，44，12，52，20，60，28，35，3，43，11，51，19，59，27，
34，2，42，10，50，18，5826，33，1，41，9，49，17，57，25，
放大換位表
32，1，2，3，4，5，4，5，6，7，8，9，8，9，10，11，
12，13，12，13，14，15，16，17，16，17，18，19，20，21，20，21，
22，23，24，25，24，25，26，27，28，29，28，29，30，31，32，1，
單純換位表
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，
在f(Ri，Ki)算法描述圖中，S1，S2。。。S8為選擇函數，其功能是把6bit數據變為4bit數據。下麵給出選擇函數Si(i=1，2。。。。。。8)的功能表：
選擇函數Si
S1：
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，
S2：
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，
S3：
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，
S4：
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，
S5：
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，
S6：
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，
S7：
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，
S8：
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，
在此以S1為例說明其功能，我們可以看到：在S1中，共有4行數據，命名為0，1、2、3行；每行有16列，命名為0、1、2、3，。。。。。。，14、15列。
現設輸入為：D＝D1D2D3D4D5D6
令：列＝D2D3D4D5
行＝D1D6
然後在S1表中查得對應的數，以4位二進製表示，此即為選擇函數S1的輸出。下麵給出子密鑰Ki(48bit)的生成算法
從子密鑰Ki的生成算法描述圖中我們可以看到：初始Key值為64位，但DES算法規定，其中第8、16、。。。。。。64位是奇偶校驗位，不參與DES運算。故Key實際可用位數便隻有56位。即：經過縮小選擇換位表1的變換後，Key的位數由64位變成了56位，此56位分為C0、D0兩部分，各28位，然後分別進行第1次循環左移，得到C1、D1，將C1（28位）、D1（28位）合並得到56位，再經過縮小選擇換位2，從而便得到了密鑰K0（48位）。依此類推，便可得到K1、K2、。。。。。。、K15，不過需要注意的是，16次循環左移對應的左移位數要依據下述規則進行：
循環左移位數
1，1，2，2，2，2，2，2，1，2，2，2，2，2，2，1
以上介紹了DES算法的加密過程。DES算法的解密過程是一樣的，區別僅僅在於第一次迭代時用子密鑰K15，第二次K14、。。。。。。，最後一次用K0，算法本身並沒有任何變化。
二、DES算法的應用誤區
DES算法具有極高安全性，到目前為止，除了用窮舉搜索法對DES算法進行攻擊外，還沒有發現更有效的辦法。而56位長的密鑰的窮舉空間為256，這意味著如果一台計算機的速度是每一秒種檢測一百萬個密鑰，則它搜索完全部密鑰就需要將近2285年的時間，可見，這是難以實現的，當然，隨著科學技術的發展，當出現超高速計算機後，我們可考慮把DES密鑰的長度再增長一些，以此來達到更高的保密程度。
由上述DES算法介紹我們可以看到：DES算法中隻用到64位密鑰中的其中56位，而第8、16、24、。。。。。。64位8個位並未參與DES運算，這一點，向我們提出了一個應用上的要求，即DES的安全性是基於除了8，16，24，。。。。。。64位外的其餘56位的組合變化256才得以保證的。因此，在實際應用中，我們應避開使用第8，16，24，。。。。。。64位作為有效數據位，而使用其它的56位作為有效數據位，才能保證DES算法安全可靠地發揮作用。如果不了解這一點，把密鑰Key的8，16，24，。。。。。。64位作為有效數據使用，將不能保證DES加密數據的安全性，對運用DES來達到保密作用的係統產生數據被破譯的危險，這正是DES算法在應用上的誤區，留下了被人攻擊、被人破譯的極大隱患。
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