密码学-理解DES加密算法

1.首先，要明确几个简单的概念

• key：8个字节共64位的工作密钥，必须是8字节。但是实际用到的是56字节，剩下的8字节用于校验

• data：8个字节共64位的需要被加密或被解密的数据　　

2. 流程图

下图为16轮重复运算的具体过程

3.算法的流程简单分析

1）IP置换--处理data

IP置换目的是将输入的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。

置换规则如下表所示：表格中的数字为位置，这点要注意，不是内容，以后的表中的内容也只是位置，而不是数据！！！！一定要注意

这张映射表的内容是固定的，不用纠结

58	50	42	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

然后就这个8*8的表格就被分成了左右两个，即L0和R0

2）秘钥置换--处理key

• 要把64为秘钥改成56位，删掉8,16,24,32,40,48,56和64这8位，见下表

57	49	41	33	25	17	9	1	58	50	42	34	26	18
10	2	59	51	43	35	27	19	11	3	60	52	44	36
63	55	47	39	31	23	15	7	62	54	46	38	30	22
14	6	61	53	45	37	29	21	13	5	28	20	12	4

• 将剩下的56位分成两组，每组28位，分别为C0和D0。划分结果如下
  
• 在DES的每一轮中（要进行16轮，后面会说），从56位密钥产生出不同的48位子密钥，确定这些子密钥的方式如下为：

  根据轮数，这两部分分别循环左移1位或2位。每轮移动的位数如下表：

轮数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
位数	1	1	2	2	2	2	2	2	1	2	2	2	2	2	2	1

为了方便理解，简单解释一下怎么左移，第一轮，位数为1，则：
C0：

现在C1:
49-41-33-25-17-------------57
就是整体向前移动一位，后面D0也是一样的道理。

• 最终从56位得到48位，表中没有9，18，22，25，35，38，43和54这8位

14	17	11	24	1	5	3	28	15	6	21	10
23	19	12	4	26	8	16	7	27	20	13	2
41	52	31	37	47	55	30	40	51	45	33	48
44	49	39	56	34	53	46	42	50	36	29	32

3）扩展置换

目的是将有半段R0由32位拓展为48位

如上图所示，第一列和第六列均为拓展内容，拓展的规则我已经标注好，这样便于理解。

4）与秘钥异或操作

经过上面的操作，秘钥长度已经从64位控制位48位，与R0长度一致，进行异或操作，得出结果。

5）进行S盒变换

得到的异或后的48位后，将其分成8组，放入8个S盒中。每个S盒有6位输入4位输出。最终输出为32位
每个S盒的映射表都是固定的，为了方便，我这列出其中一个盒子的映射表

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

例如，假设S盒8的输入为110011，第1位和第6位组合为11，11对应十进制为3，对应于S盒8的第3行；第2位到第5位为1001，1001对应十进制为9，对应于S盒8的第9列。最终结果为12 （都是从下标为0开始计算的）

6）P盒变换

比较简单，将32位对应映射表进行映射即可（表示确定好的，不要纠结这个）

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

7）结果与L0异或

8）重复 2）-7）步骤 ，总共16次

9）将L15和R15组合成64位

10）IP-1末置换

按照映射表，进行映射即可

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	58	26
33	1	41	9	49	17	57	25

最后得出密文！！