如何實現DES算法

原文：Matthew Fischer

翻譯：小榕軟件實驗室

DES( Data Encryption Standard)算法，于1977年得到美國政府的正式許可，是一種用56位密鑰來加密64位數據的方法。DES算法以被應用于許多需要安全加密的場合。（如：UNIX的密碼算法就是以DES算法為基礎的）。下面是關于如何實現DES算法的語言性描述，如果您要其源代碼，可以到Http//Assassin.yeah.net下載，后者您有任何問題也可以寫信給我（Assassin@ynmail.com）。

1-1、變換密鑰

取得64位的密鑰，每個第8位作為奇偶校驗位。

1-2、變換密鑰。

1-2-1、舍棄64位密鑰中的奇偶校驗位，根據下表（PC-1）進行密鑰變換得到56位的密鑰，在變換中，奇偶校驗位以被舍棄。

Permuted Choice 1 (PC-1)

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

1-2-2、將變換后的密鑰分為兩個部分，開始的28位稱為C[0]，最后的28位稱為D[0]。

1-2-3、生成16個子密鑰，初始I=1。

1-2-3-1、同時將C[I]、D[I]左移1位或2位，根據I值決定左移的位數。見下表

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

左移位數： 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1

1-2-3-2、將C[I]D[I]作為一個整體按下表（PC-2）變換，得到48位的K[I]

　

Permuted Choice 2 (PC-2)

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

1-2-3-3、從1-2-3-1處循環執行，直到K[16]被計算完成。

　

2、處理64位的數據

2-1、取得64位的數據，如果數據長度不足64位，應該將其擴展為64位（例如補零）

2-2、將64位數據按下表變換（IP）

Initial Permutation (IP)

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

2-3、將變換后的數據分為兩部分，開始的32位稱為L[0]，最后的32位稱為R[0]。

2-4、用16個子密鑰加密數據，初始I=1。

2-4-1、將32位的R[I-1]按下表（E）擴展為48位的E[I-1]

Expansion (E)

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

2-4-2、異或E[I-1]和K[I]，即E[I-1] XOR K[I]

2-4-3、將異或后的結果分為8個6位長的部分，第1位到第6位稱為B[1]，第7位到第12位稱為B[2]，依此類推，第43位到第48位稱為B[8]。

2-4-4、按S表變換所有的B[J]，初始J=1。所有在S表的值都被當作4位長度處理。

2-4-4-1、將B[J]的第1位和第6位組合為一個2位長度的變量M，M作為在S[J]中的行號。

2-4-4-2、將B[J]的第2位到第5位組合，作為一個4位長度的變量N，N作為在S[J]中的列號。

2-4-4-3、用S[J][M][N]來取代B[J]。

Substitution Box 1 (S[1])

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

S[2]

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

S[3]

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

S[4]

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

S[5]

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

S[6]

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

S[7]

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

S[8]

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

2-4-4-4、從2-4-4-1處循環執行，直到B[8]被替代完成。

2-4-4-5、將B[1]到B[8]組合，按下表（P）變換，得到P。

Permutation P

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

2-4-6、異或P和L[I-1]結果放在R[I]，即R[I]=P XOR L[I-1]。

2-4-7、L[I]=R[I-1]

2-4-8、從2-4-1處開始循環執行，直到K[16]被變換完成。

2-4-5、組合變換后的R[16]L[16]（注意：R作為開始的32位），按下表（IP-1）變換得到最后的結果。

Final Permutation (IP**-1)

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

以上就是DES算法的描述。

　

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