章节字数：3769 更新时间：08-10-24 23:40
des算法一、DES算法
DES算法为密码体制中的对称密码体制，又被成为美国数据加密标准，是1972年美国IBM公司研制的对称密码体制加密算法。
其密钥长度为56位，明文按64位进行分组，将分组后的明文组和56位的密钥按位替代或交换的方法形成密文组的加密方法。
DES加密算法特点：分组比较短、密钥太短、密码生命周期短、运算速度较慢。
DES工作的基本原理是，其入口参数有三个：key、data、mode。key为加密解密使用的密钥，data为加密解密的数据，mode为其工作模式。当模式为加密模式时，明文按照64位进行分组，形成明文组，key用于对数据加密，当模式为解密模式时，key用于对数据解密。实际运用中，密钥只用到了64位中的56位，这样才具有高的安全性。
DES算法把64位的明文输入块变为64位的密文输出块，它所使用的密钥也是64位，整个算法的主流程图如下：
其功能是把输入的64位数据块按位重新组合，并把输出分为L0、R0两部分，每部分各长32位，其置换规则见下表：
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，
即将输入的第58位换到第一位，第50位换到第2位，。。。，依此类推，最后一位是原来的第7位。L0、R0则是换位输出后的两部分，L0是输出的左32位，R0是右32位，例：设置换前的输入值为D1D2D3。。。。。。D64，则经过初始置换后的结果为：L0=D58D50。。。D8；R0=D57D49。。。D7。
经过16次迭代运算后。得到L16、R16，将此作为输入，进行逆置换，即得到密文输出。逆置换正好是初始置的逆运算。例如，第1位经过初始置换后，处于第40位，而通过逆置换，又将第40位换回到第1位，其逆置换规则如下表所示：
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，
放大换位表
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，
单纯换位表
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)算法描述图中，S1，S2。。。S8为选择函数，其功能是把6bit数据变为4bit数据。下面给出选择函数Si(i=1，2。。。。。。8)的功能表：
选择函数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为例说明其功能，我们可以看到：在S1中，共有4行数据，命名为0，1、2、3行；每行有16列，命名为0、1、2、3，。。。。。。，14、15列。
现设输入为：D＝D1D2D3D4D5D6
令：列＝D2D3D4D5
行＝D1D6
然后在S1表中查得对应的数，以4位二进制表示，此即为选择函数S1的输出。下面给出子密钥Ki(48bit)的生成算法
从子密钥Ki的生成算法描述图中我们可以看到：初始Key值为64位，但DES算法规定，其中第8、16、。。。。。。64位是奇偶校验位，不参与DES运算。故Key实际可用位数便只有56位。即：经过缩小选择换位表1的变换后，Key的位数由64位变成了56位，此56位分为C0、D0两部分，各28位，然后分别进行第1次循环左移，得到C1、D1，将C1（28位）、D1（28位）合并得到56位，再经过缩小选择换位2，从而便得到了密钥K0（48位）。依此类推，便可得到K1、K2、。。。。。。、K15，不过需要注意的是，16次循环左移对应的左移位数要依据下述规则进行：
循环左移位数
1，1，2，2，2，2，2，2，1，2，2，2，2，2，2，1
以上介绍了DES算法的加密过程。DES算法的解密过程是一样的，区别仅仅在于第一次迭代时用子密钥K15，第二次K14、。。。。。。，最后一次用K0，算法本身并没有任何变化。
二、DES算法的应用误区
DES算法具有极高安全性，到目前为止，除了用穷举搜索法对DES算法进行攻击外，还没有发现更有效的办法。而56位长的密钥的穷举空间为256，这意味着如果一台计算机的速度是每一秒种检测一百万个密钥，则它搜索完全部密钥就需要将近2285年的时间，可见，这是难以实现的，当然，随着科学技术的发展，当出现超高速计算机后，我们可考虑把DES密钥的长度再增长一些，以此来达到更高的保密程度。
由上述DES算法介绍我们可以看到：DES算法中只用到64位密钥中的其中56位，而第8、16、24、。。。。。。64位8个位并未参与DES运算，这一点，向我们提出了一个应用上的要求，即DES的安全性是基于除了8，16，24，。。。。。。64位外的其余56位的组合变化256才得以保证的。因此，在实际应用中，我们应避开使用第8，16，24，。。。。。。64位作为有效数据位，而使用其它的56位作为有效数据位，才能保证DES算法安全可靠地发挥作用。如果不了解这一点，把密钥Key的8，16，24，。。。。。。64位作为有效数据使用，将不能保证DES加密数据的安全性，对运用DES来达到保密作用的系统产生数据被破译的危险，这正是DES算法在应用上的误区，留下了被人攻击、被人破译的极大隐患。
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