DES算法及流程图.doc

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.26M 资料格式：doc 举报版权申诉

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一、简单DES

1、加密过程

2、加密算法构成：

（1）初始置换函数IP

（2）fk函数

（3）F（R，SK）函数

（4）交换函数（SW）：

（5）逆置换函数IP-1

3、子密钥生成

（1）子密钥生成过程

（2）算法构成：

（3）子密钥生成

4、加密过程举例

二、DES加密：

1、加密过程

2、加密算法的构成：

（1）IP置换

图6.24IP置换

（2）扩展置换

（3）S盒

（4）置换函数P

（5）IP-1逆置换

3、子密钥生成

数据加密标准 DES(data encryption standard)算法是由美国 IBM 公司研制的一种分组密码算法，是一个迭代分组密码。 DES 是一个使用最为广泛的加密算法，虽然从 DES 出现后又产生了许多常规加密算法，但 DES 仍是此类算法中最重要的一个。在正式讨论 DES 算法之前，为了更好的理解算法的实际工作过程，我们先来看一个简化的 DES 算法，以此加深对 DES 算法的理解。图 6.9 简单 DES 的加密过程一、简单 DES 简单 DES 的加密算法是以 8bit 的明文分组和 10bit 密钥作为输入，产生 8bit 密文分组作为输出。 1、加密过程简单 DES 的加密过程如图 6.9 所示。 2、加密算法构成：

简单 DES 的加密算法包括 4 个基本函数：一个初始置换函数 IP；一个 fk 函数；一个用来交换数据的 SW 置换函数；一个逆置换函数 IP-1。（1）初始置换函数 IP 数据原先所在位置 IP 置换 2 6 3 1 4 8 5 7 初始置换 IP 是将明文 M 中数据的排列顺序按一定的规则重新排列，而生成新的数据序列的过程。如图 6.10 所示：图 6.10 简单 DES 的初始置换设 8bit 数据 K 各位分别为 K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8，则经过 IP 置换后，各位分别为 K2、K6、K3、K1、K4、K8、K5、K7。例：设 8bit 数据为 11110011 ，则初始置换的结果为：经 IP 置换 11110011 10111101 （2）fk 函数 fk 函数是多个置换函数和替代函数的组合函数。fk 函数将输入它的 8bit 数据进行分组，分成左 4 位和右 4 位，然后进行如下运算。 fk（L,R）=（L⊕F（R，SK），R） L 输入的左边 4 位分组 R 输入的右边 4 位分组 ⊕ 逐位异或

（3）F（R，SK）函数 F（R，SK）函数是 fk 函数的核心函数，其中 SK 是子密钥。F（R，SK）函数的运算方法如下： E/P 4 1 2 3 2 3 4 1 1）扩展/置换 E/P 图 6.11 简单 DES 的扩展/置换扩展/置换是将 4bit 输入数据经过置换和扩展而产生 8bit 数据的算法，如图 6.11 所示。 2）与 8 位子密钥 SK 逐位异或异或运算如图 6.12 所示。 A ⊕ B 结果 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 图 6.12 异或运算 1 3 0 3 0 2 2 1 3 1 1 3 2 0 3 2

0 2 3 2 1 0 0 1 2 1 1 0 3 3 0 3 S0 = S1= 图 6.13 S 盒图 6.14 S 盒运算 3）S 盒输出简单 DES 算法使用两个 S 盒 S0 和 S1。如图 6.13 所示。其运算方法是将 4bit 数据输入 S 盒，第一和第四比特数据作为 2 比特数值，这个数值用来指定 S 盒的一行。第二和第三比特数据也作为 2 比特数值，这个数值用来指定 S 盒的一列。对应 S 盒中该行该列的数值用二进制表示，既为 S 盒的 2bit 输出。其运算方法如图 6.14 所示。 4）P4 置换 P4

2 4 3 1 由 S0 和 S1 产生的 4bit 数据经 P4 置换，产生 4bit 数据的输出。P4 置换的方法如图 6.15 所示。图 6.15 P4 置换（4）交换函数（SW）：交换函数 SW 是将 8bit 输入数据的左四位与右四位交换位置之后产生 8bit 数据的输出。其运算方法如图 6.16 所示。 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 图 6.16 SW 运算（5）逆置换函数 IP-1 逆置换函数 IP-1 是将 8bit 输入数据置换为 8bit 数据输出。其运算方法如图 6.17 所示。 IP-1 4 1 3 5 7 2 8 6

图 6.17 逆置换函数 IP-1 3、子密钥生成简单 DES 密钥是使用一个发送方和接收方共享的 10bit 密钥。运算中使用的两个 8bit 子密钥就是从这个 10bit 密钥生成。输入：10bit 密钥输出：两个 8bit 子密钥图 6.18 简单 DES 的子密钥生成（1）子密钥生成过程简单 DES 的两个 8bit 子密钥的生成过程如图 6.18 所示。（2）算法构成： P10 3 5 2 7 4 10 1 9 8 6 P8 6 3 7 4 8 5 10 9 简单 DES 的子密钥生成算法主要由置换函数 P10 和置换函数 P8 这两个置换函数加上循环左移构成。设 10bit 数据从左到右依次为（k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,k8,k9,k10）则置换方式如图 6.19 所示。 10000 01100 00001 11000 1010000010

10100100 00100 00011 01000011 子密钥 K1 子密钥 K2 图 6.19 P10 和 P8 置换图 6.20 子密钥的生成 P10（k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,k8,k9,k10）= （k3,k5,k2,k7,k4,k10,k1,k9,k8,k6,）； P8（k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,k8,k9,k10）=（k6,k3,k7,k4,k8,k5,k10,k9）（3）子密钥生成例：设密钥为 1010000010 ，则子密钥的生成过程如图 6.20 所示。 4、加密过程举例设 8bit 明文为 11110011，使用前例中的子密钥进行加密，其过程如图 6.21 所示。

二、DES 加密：在讨论完简单 DES 加密的基础上，我们来进一步探讨 DES 的加密过程。 1、加密过程 DES 的加密过程如图 6.22 所示，其中的一轮运算要循环 16 次，每一次循环都执行相同的过程，其具体过程如图 6.23 所示。 2、加密算法的构成： DES 的加密算法和简单 DES 的加密算法相类似，也是主要包括 4 个基本函数：一个初始置换函数 IP；一个 fk 函数；一个用来交换数据的 SW 置换函数；一个逆置换函数 IP-1。（1）IP 置换图 6.22 DES 算法的一般过程

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