在《DES算法及其在VC++6.0下的實現(上)》中主要介紹了DES算法的基本原理,下面讓我們繼續:
二.子密鑰的生成
64比特的密鑰生成16個48比特的子密鑰。其生成過程見圖:
子密鑰生成過程具體解釋如下:
64比特的密鑰K,經過PC-1後,生成56比特的串。其下標如表所示: 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
該比特串分為長度相等的比特串C0和D0。然後C0和D0分別循環左移1位,得到C1和D1。C1和D1合並起來生成C1D1。C1D1經過PC-2變換後即生成48比特的K1。K1的下標列表為:
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
C1、D1分別循環左移LS2位,再合並,經過PC-2,生成子密鑰K2……依次類推直至生成子密鑰K16。
注意:Lsi (I =1,2,….16)的數值是不同的。具體見下表:
迭代順序 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
生成子密鑰的VC程序源代碼如下:
for(i=1;i<57;i++)//輸入64位K,經過PC-1變為56位 k0[i]=k[PC_1[i-1]];
56位的K0,均分為28位的C0,D0。C0,D0生成K1和C1,D1。以下幾次迭代方法相同,僅以生成K8為例。for(i=1;i<27;i++)//循環左移兩位
{
C8[i]=C7[i+2];
D8[i]=D7[i+2];
}
C8[27]=C7[1];
D8[27]=D7[1];
C8[28]=C7[2];
D8[28]=D7[2];
for(i=1;i<=28;i++)
{
C[i]=C8[i];
C[i+28]=D8[i];
}
for(i=1;i<=48;i++)
K8[i]=C[PC_2[i-1]];//生成子密鑰k8
注意:生成的子密鑰不同,所需循環左移的位數也不同。源程序中以生成子密鑰 K8為例,所以循環左移了兩位。但在編程中,生成不同的子密鑰應以Lsi表為准。
三.解密
DES的解密過程和DES的加密過程完全類似,只不過將16圈的子密鑰序列K1,K2……K16的順序倒過來。即第一圈用第16個子密鑰K16,第二圈用K15,其余類推。
第一圈:
加密後的結果
L=R15, R=L15⊕f(R15,K16)⊕f(R15,K16)=L15
同理R15=L14⊕f(R14,K15), L15=R14。
同理類推:
得 L=R0, R=L0。
其程序源代碼與加密相同。在此就不重寫。
四.示例
例如:已知明文m=learning, 密鑰 k=computer。
明文m的ASCII二進制表示:
m= 01101100 01100101 01100001 01110010
01101110 01101001 01101110 01100111
密鑰k的ASCII二進制表示:
k=01100011 01101111 01101101 01110000
01110101 01110100 01100101 01110010
明文m經過IP置換後,得:
11111111 00001000 11010011 10100110 00000000 11111111 01110001 11011000
等分為左右兩段:
L0=11111111 00001000 11010011 10100110 R0=00000000 11111111 01110001 11011000
經過16次迭代後,所得結果為:
L1=00000000 11111111 01110001 11011000 R1=00110101 00110001 00111011 10100101
L2=00110101 00110001 00111011 10100101 R2=00010111 11100010 10111010 10000111
L3=00010111 11100010 10111010 10000111 R3=00111110 10110001 00001011 10000100
L4=00111110101100010000101110000100 R4=11110111110101111111101000111110
L5=11110111110101111111101000111110 R5=10010110011001110100111111100101
L6=10010110011001110100111111100101 R6=11001011001010000101110110100111
L7=11001011001010000101110110100111 R7=01100011110011101000111011011001
L8=01100011110011101000111011011001 R8=01001011110100001111001000000100
L9=01001011110100001111001000000100 R9=00011101001101111010111011100001
L10=00011101001101111010111011100001 R10=11101110111110111111010100000101
L11=11101110111110111111010100000101 R11=01101101111011011110010111111000
L12=01101101111011011110010111111000 R12=11111101110011100111000110110111
L13=11111101110011100111000110110111 R13=11100111111001011010101000000100
L14=11100111111001011010101000000100 R14=00011110010010011011100001100001
L15=00011110010010011011100001100001 R15=01010000111001001101110110100011
L16=01010000111001001101110110100011 R16=01111101101010000100110001100001
其中,f函數的結果為:
f1=11001010001110011110100000000011 f2=00010111000111011100101101011111
f3=00001011100000000011000000100001 f4=11100000001101010100000010111001
f5=10101000110101100100010001100001 f6=00111100111111111010011110011001
f7=11110101101010011100000100111100 f8=10000000111110001010111110100011
f9=01111110111110010010000000111000 f10=10100101001010110000011100000001
f11=01110000110110100100101100011001 f12=00010011001101011000010010110010
f13=10001010000010000100111111111100 f14=11100011100001111100100111010110
f15=10110111000000010111011110100111 f16=01100011111000011111010000000000
16個子密鑰為:
K1=11110000101111101110111011010000 K2=11100000101111101111011010010101
K3=11110100111111100111011000101000 K4=11100110111101110111001000011010
K5=11101110110101110111011100100110 K6=11101111110100110101101110001011
K7=00101111110100111111101111100110 K8=10111111010110011101101101010000
K9=00011111010110111101101101000100 K10=00111111011110011101110100001001
K11=00011111011011011100110101101000 K12=01011011011011011011110100001010
K13=11011101101011011010110110001111 K14=11010011101011101010111110000000
K15=11111001101111101010011011010011 K16=11110001101111100010111000000001
S盒中,16次運算時,每次的8 個結果為:
第一次:5,11,4,1,0,3,13,9;
第二次:7,13,15,8,12,12,13,1;
第三次:8,0,0,4,8,1,9,12;
第四次:0,7,4,1,7,6,12,4;
第五次:8,1,0,11,5,0,14,14;
第六次:14,12,13,2,7,15,14,10;
第七次:12,15,15,1,9,14,0,4;
第八次:15,8,8,3,2,3,14,5;
第九次:8,14,5,2,1,15,5,12;
第十次:2,8,13,1,9,2,10,2;
第十一次:10,15,8,2,1,12,12,3;
第十二次:5,4,4,0,14,10,7,4;
第十三次:2,13,10,9,2,4,3,13;
第十四次:13,7,14,9,15,0,1,3;
第十五次:3,1,15,5,11,9,11,4;
第十六次:12,3,4,6,9,3,3,0;
子密鑰生成過程中,生成的數值為:
C0=0000000011111111111111111011 D0=1000001101110110000001101000
C1=0000000111111111111111110110 D1=0000011011101100000011010001
C2=0000001111111111111111101100 D2=0000110111011000000110100010
C3=0000111111111111111110110000 D3=0011011101100000011010001000
C4=0011111111111111111011000000 D4=1101110110000001101000100000
C5=1111111111111111101100000000 D5=0111011000000110100010000011
C6=1111111111111110110000000011 D6=1101100000011010001000001101
C7=1111111111111011000000001111 D7=0110000001101000100000110111
C8=1111111111101100000000111111 D8=1000000110100010000011011101
C9=1111111111011000000001111111 D9=0000001101000100000110111011
C10=1111111101100000000111111111 D10=0000110100010000011011101100
C11=1111110110000000011111111111 D11=0011010001000001101110110000
C12=1111011000000001111111111111 D12=1101000100000110111011000000
C13=1101100000000111111111111111 D13=0100010000011011101100000011
C14=0110000000011111111111111111 D14=0001000001101110110000001101
C15=1000000001111111111111111101 D15=0100000110111011000000110100
C16=0000000011111111111111111011 D16=1000001101110110000001101000
解密過程與加密過程相反,所得的數據的順序恰好相反。在此就不贅述。