DES加密算法详解

DES加密

DES加密算法要经过16轮加密，本次例题只计算第一轮加密过程。

1、初始置换

在得到一个16位16进制数（64位2进制数，若是16位16进制数将其转换为64位2进制数）的明文。根据初始置换表进行置换得到一个新的64位2进制数，将其分为两部分前32位是L0，后32位是R0。

2、扩展R0

需要将32位的R0扩展至48位，方便与秘钥进行异或运算。32位R0分为8组，一组4位，

扩展方法：将8组按照阶梯式摆放，上下不存在重复，如下图所示

将第一组的最后一位写一个在第二组第一位的前面，将第二组的第一位写一个在第一组的最后。扩展结果如下图

第一组的最前面的0是最后一组的最后一位。最后一组的最后一位是第一组的第一位。

3、秘钥

1.1 初始秘钥

最初得到一个64位2进制的秘钥，经过秘钥置换表1，压缩置换之后会得到56位的子密钥K0。

1.2 秘钥偏移

将56位的K0分为两部分，第一部分28位是C0，第二部分28位是D0，经过循环左移表进行左移，然后拼接C0D0，得到新的K0，

1.3 再次置换

将新的K0根据秘钥置换表2，进行再次压缩置换，得到48位的K1,即本轮加密所用子密钥。

4、异或运算

将上述得到R0与得到子密钥K1，进行异或运算得到48位2进制的新数据R0。

5、 S盒替换

将新数据R0根据S盒替换表，进行替换，会得到32位的2进制数据。

替换方法：将48位数据分为一组6位，总共8组，分别对应8个S盒。一组中6位2进制数据，第一位和最后一位会得到所在行数，中间4位转换为10进制数，即所在列数，得到所在行数、列数，对照相应的S盒替换表，即可得到一个十进制数，再讲其10进制数转为4位2进制数。8组替换结束就可以得到32位的数据，

6、 P盒替换

将经过S盒替换得到的32位数据根据P盒进行再次置换排列，得到新的32位数据

7、 赋值

将经过P盒置换得到32位数据与最初前32位数据L0进行异或运算，得到的就是R1，将最初分片得到R0赋值给L1。第一轮密文就是（R1L1），在对其进行15轮加密计算。

8、逆置换

将经过16轮加密计算得到密文，经过逆初始置换表置换，得到最后的密文。

DES加密案例

题目：0X0123456789ABCDEF，转换为2进制即为 00000001 00100011 01000101 01100111 10001001 10101011 11001101 11101111

秘钥：0X133457799BBCDFF1，转换为2进制数即为?00010011 00110100 01010111 01111001 10011011 10111100 11011111 11110001

1、初始置换

根据表进行第一次置换，得M

M=11001100 00000000 11001100 11111111 11110000 10101010 11110000 10101010

分为两部分L0、R0。得

L0=11001100 00000000 11001100 11111111

R0=11110000 10101010 11110000 10101010

2、扩展R0

将第一组的最后一位写一个在第二组第一位的前面，将第二组的第一位写一个在第一组的最后。扩展结果如下图

扩展之后结果为

E(R0)48=01111010 00010101 01010101 01111010 00010101 01010101

3、秘钥

1.1 初始秘钥

00010011 00110100 01010111 01111001 10011011 10111100 11011111 11110001

根据交换规则表进行压缩置换得

56位二进制数

K0=11110000110011001010101011111111000011001100101010101111

1.2 秘钥偏移

将56位的K0分为两部分，第一部分28位是C0，第二部分28位是D0，

C0= 11110000 11001100 10101010 1111

D0= 01010101 01100110 01111000 1111

经过循环左移表进行左移，得到

C1=1110000 11001100 10101010 11111

D1=1010101 01100110 01111000 11110

然后拼接C0D0，得到新的C1D1

C1D1=11100001100110010101010111111010101011001100111100011110

1.3 再次置换

压缩置换之后得到48位的K1

K1(48)= 00011011 00000010 11101111 11111100 01110000 01110010

4、异或运算

将上述得到R0与得到子密钥K1，进行异或运算得到48位2进制的新数据R0。

E(R0)48=01111010 00010101 01010101 01111010 00010101 01010101

K1(48)= 00011011 00000010 11101111 11111100 01110000 01110010

异或之后得到

R0(48)=01100001 00010111 10111010 10000110 01100101 00100111

5、 S盒替换

对得到R0进行分组

011000

010001

011110

111010

100001

100110

010100

100111

然后根据S盒表进行替换

得到32位的数据

Ms(32)=01011100100000101011010110010111

6、 P盒替换

将经过S盒替换得到的32位数据根据P盒进行再次置换排列，得到新的32位数据

F=?00100011 01001010 10101001 10111011

7、 赋值

R1=L0异或F=11101111 01001010 01100101 01000100

L1=R0=11110000 10101010 11110000 10101010

拼接得到密文

M1=11101111 01001010 01100101 01000100 ?11110000 10101010 11110000 10101010

即

M1=(EF4A6544F0AAF0AA)16

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