[PP]一、DES算法 " e @+ f8 [% K$ D7 T& f
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美国国家标准局1973年开始研究除国防部外的其它部门的计算机系统的数据加密标准,于1973年5月15日和1974年8月27日先后两次向公众发出了征求加密算法的公告。加密算法要达到的目的(通常称为DES 密码算法要求)主要为以下四点: [COLOR=#000000][/COLOR][TABLE][TR][TD] [/TD][TD][COLOR=#000000][/COLOR]☆提供高质量的数据保护,防止数据未经授权的泄露和未被察觉的修改; [COLOR=#000000][/COLOR]
K0 k+ r+ b9 G # n& n5 l' J% @/ T. B8 U6 }
[/TD][/TR][TR][TD][COLOR=#000000][/COLOR][/TD][TD][COLOR=#000000][/COLOR]☆具有相当高的复杂性,使得破译的开销超过可能获得的利益,同时又要便于理解和掌握; [COLOR=#000000][/COLOR] 5 A7 F7 L' ?+ s8 H" ?; z l) A3 d
* I* W9 A. N% I c2 v1 X[/TD][/TR][TR][TD][COLOR=#000000][/COLOR][/TD][TD][COLOR=#000000][/COLOR]☆DES密码体制的安全性应该不依赖于算法的保密,其安全性仅以加密密钥的保密为基础; [COLOR=#000000][/COLOR]
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[/TD][/TR][TR][TD][COLOR=#000000][/COLOR][/TD][TD][COLOR=#000000][/COLOR]☆实现经济,运行有效,并且适用于多种完全不同的应用。 [COLOR=#000000][/COLOR]
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" P- r% z" Q: X+ o0 I( p[/TD][/TR][/TABLE][COLOR=#000000][/COLOR] 1977年1月,美国政府颁布:采纳IBM公司设计的方案作为非机密数据的正式数据加密标准(DES棗Data Encryption Standard)。 目前在国内,随着三金工程尤其是金卡工程的启动,DES算法在POS、ATM、磁卡及智能卡(IC卡)、加油站、高速公路收费站等领域被广泛应用,以此来实现关键数据的保密,如信用卡持卡人的PIN的加密传输,IC卡与POS间的双向认证、金融交易数据包的MAC校验等,均用到DES算法。 6 g0 D1 r" k% o3 O
DES算法的入口参数有三个:Key、Data、Mode。其中Key为8个字节共64位,是DES算法的工作密钥;Data也为8个字节64位,是要被加密或被解密的数据;Mode为DES的工作方式,有两种:加密或解密。
. x; O o! F f& R DES算法是这样工作的:如Mode为加密,则用Key 去把数据Data进行加密, 生成Data的密码形式(64位)作为DES的输出结果;如Mode为解密,则用Key去把密码形式的数据Data解密,还原为Data的明码形式(64位)作为DES的输出结果。在通信网络的两端,双方约定一致的Key,在通信的源点用Key对核心数据进行DES加密,然后以密码形式在公共通信网(如电话网)中传输到通信网络的终点,数据到达目的地后,用同样的Key对密码数据进行解密,便再现了明码形式的核心数据。这样,便保证了核心数据(如PIN、MAC等)在公共通信网中传输的安全性和可靠性。 4 k' i; ^6 g% ?) ?
通过定期在通信网络的源端和目的端同时改用新的Key,便能更进一步提高数据的保密性,这正是现在金融交易网络的流行做法。
G F8 Z0 E: x; z* Z. L/ p DES算法详述
{# J1 x6 ~3 ~/ q7 a0 [ DES算法把64位的明文输入块变为64位的密文输出块,它所使用的密钥也是64位,整个算法的主流程图如下:
7 |6 X \+ p- ]# L. Z" _; ?其功能是把输入的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,其置换规则见下表: # e9 Y1 A; v7 k
58,50,12,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,
" H1 Z+ D) \& {& w8 O 62,54,46,38,30,22,14,6,64,56,48,40,32,24,16,8, + N, ~& D8 f3 ]1 q8 B! C, U
57,49,41,33,25,17, 9,1,59,51,43,35,27,19,11,3, 1 _0 G! l2 k# C" ^
61,53,45,37,29,21,13,5,63,55,47,39,31,23,15,7, ' N u( z. _; ^( a$ Y# k; U' M# h
即将输入的第58位换到第一位,第50位换到第2位,...,依此类推,最后一位是原来的第7位。L0、R0则是换位输出后的两部分,L0是输出的左32位,R0 是右32位,例:设置换前的输入值为D1D2D3......D64,则经过初始置换后的结果为:L0=D58D50...D8;R0=D57D49...D7。
8 f% K6 M* D! w# @3 U* ]7 K* i/ m 经过16次迭代运算后。得到L16、R16,将此作为输入,进行逆置换,即得到密文输出。逆置换正好是初始置的逆运算,例如,第1位经过初始置换后,处于第40位,而通过逆置换,又将第40位换回到第1位,其逆置换规则如下表所示: 1 \* u" N, w1 I) i
40,8,48,16,56,24,64,32,39,7,47,15,55,23,63,31,
3 s8 v: v. Q2 W7 c0 R" x; Q 38,6,46,14,54,22,62,30,37,5,45,13,53,21,61,29, 6 y+ A! B1 l0 j) U8 K( r3 ]
36,4,44,12,52,20,60,28,35,3,43,11,51,19,59,27,
4 a# i" B3 _- I' k8 t j0 e 34,2,42,10,50,18,58 26,33,1,41, 9,49,17,57,25, W7 ]! d" T* u! y, U# }% @
放大换位表 2 ]' @4 `, p% `( A: n* r& S
32, 1, 2, 3, 4, 5, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 8, 9, 10,11, " W: u8 u* M9 \% m; w; ?5 r; }
12,13,12,13,14,15,16,17,16,17,18,19,20,21,20,21, 8 C; h7 P5 R! }0 E
22,23,24,25,24,25,26,27,28,29,28,29,30,31,32, 1,
, h) M7 d, r* d, n. K4 `4 }8 B单纯换位表
; b9 Q& e9 A2 C) K- ~( p# K 16,7,20,21,29,12,28,17, 1,15,23,26, 5,18,31,10,
& }9 l4 C5 |0 \' o0 Z) q 2,8,24,14,32,27, 3, 9,19,13,30, 6,22,11, 4,25,
5 E% P, k! e2 g1 \- k f x 在f(Ri,Ki)算法描述图中,S1,S2...S8为选择函数,其功能是把6bit数据变为4bit数据。下面给出选择函数Si(i=1,2......8)的功能表: 9 i7 c8 e" Q4 z% z. t: H4 y
选择函数Si
/ s; ~, ~ C9 j2 x7 F( n+ w; nS1: 6 i& ~' L5 T& ^! {0 T8 c$ ]
14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7, 8 J+ U& p. I/ Z! s, H1 V
0,15,7,4,14,2,13,1,10,6,12,11,9,5,3,8, |