DES加密原理与分析
1.简介
数据加密标准（英语：Data Encryption Standard，缩写为 DES）是一种对称密钥加密块密码算法，1976年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准（FIPS），随后在国际上广泛流传开来。它基于使用56位密钥的对称算法。DES是Feistel型密码.
2.加密原理
DES的总体结构包含密钥表(key schedule)、轮函数(round function)、开始和结束的置换表(permutation).
2.1 加密步骤
1.明文被分成若干个长度为64位的块
2.每个64位块使用初始置换IP表进行置换。//混淆，相当于按照IP表洗牌一样，打乱顺序
3.由步骤二所得的64位块，分为两个32位的块:左(L)和右(R)，左(L)和右(R)块的初始值分别记为L0和R0
4.在L和R区块有16轮操作。在每一轮中，应用以下公式
Ln = Rn-1
Rn = Ln-1 XOR F(Rn-1,Kn)
4.1 轮函数F(.) 是DES的核心，它的计算规则如下：
1.拓展：右边的32位半块使用拓展函数E拓展为48位
2.与子密钥异或，使用XOR操作将展开的48位(由拓展函数)与子键组合。16个48位子密钥(每轮一个)使用密钥调度从主密钥派生，Kn + E(Rn-1)。
3.替换：与子密钥异或后（第i轮使用第i个子密钥），块被分成8个6位块，送入S盒(s -box)，实现非线性转换。每一个6位的片段用作S盒中的地址，其中第一个和最后一个位用于寻址第i行，中间的4位用于寻址S盒中的第j列。每个S-box的输出都是4位的长度。然后将所有8个s盒的输出组合成32位比特串。
Kn + E(Rn-1) = B1B2B3B4B5B6B7B8
S(Kn + E(Rn-1)) = S1(B1)S2(B2)S3(B3)S4(B4)S5(B5)S6(B6)S7(B7)S8(B8)
4.置换：S-box的32位输出使用P-box重新排列，F=P(S(Kn + E(Rn-1)))
5.最后一轮DES(即L16和R16)的结果被重新组合为一个64位的比特串，并使用反向初始置换(IP-1)表重新置换。IP-1的输出是64位的密文块。
2.2 子密钥生成
假设现有一个64位的初始密钥，每个字节的最后一位为校验位
子密钥(KK1, K2，…K16)生成算法：
1.经过PC-1表将64位比特转为56位(去除校验位)。
2.56位被分成左右两个28位部分（C0和D0）。
3.在每一轮中，两个28位比特串都循环左移一个或两个比特(由每一轮指定)（Ci,Di）。
4.记过PC-2表替换后，获得48位子密钥（比特位排序从左28到右28）
5.重复16轮，获得16个子密钥
3.解密原理
DES解密过程即DES加密的逆过程
4.安全性
对于任何密码，最基本的攻击方法是暴力破解，这包括尝试每个密钥，直到找到正确的密钥。密钥的长度决定了可能的密钥数量，因此也决定了这种攻击的可行性。有效的DES密钥长度为56位，最多需要2^56次尝试，即大约72千万亿次尝试才能找到正确的密钥。这还不足以保护使用DES的数据免受现代计算机的暴力攻击。
在DES被AES取代之前，很少有使用DES加密的消息可能受到暴力破解的影响。然而，许多安全专家认为56位的密钥长度是不够的，甚至在DES被采用为标准之前。一直有人怀疑，来自国家安全局(National Security Agency)的干扰削弱了原始算法。
直到20世纪90年代中期，DES仍然是一种值得信任和广泛使用的加密算法。然而，1998年，由电子前沿基金会(EFF)建造的一台计算机在56小时内解密了DES加密的信息。第二年，EFF利用数千台联网计算机的能量，将解密时间缩短至22小时。
5. 3DES
3DES（即Triple DES）是DES向AES过渡的加密算法（1999年，NIST将3-DES指定为过渡的加密标准），加密算法，其具体实现如下：设Ek()和Dk()代表DES算法的加密和解密过程，K代表DES算法使用的密钥，P代表明文，C代表密文，这样：
3DES加密过程为：C=Ek3(Dk2(Ek1(P)))
3DES解密过程为：P=Dk1(EK2(Dk3(C)))
6. 工作模式
常用模式有电子密码本（ECB）、密码块链接（CBC）、填充密码块链接（PCBC）、密文反馈（CFB）、输出反馈（OFB）、计数器模式（CTR）详情链接
