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DES算法加密过程的探讨_李少芳

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文章编号:1006-2475(2006)08-0102-03收稿日期:2005-09-23作者简介:李少芳(1971-),女,福建福安人,莆田学院电子信息工程系讲师,硕士,研究方向:串行算法。

DES 算法加密过程的探讨李少芳(莆田学院电子信息工程系,福建莆田 351100)摘要:DES 算法广泛应用于信用卡持卡人的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 校验等领域,用以实现关键数据的保密。

本文以一实例详析DES 算法的加密过程,并讨论其安全性。

关键词:DES 算法;加密过程;安全性中图分类号:TP309.7 文献标识码:ADiscussion of DES Algorithm .s Encrypting CourseLI Shao -fang(Electronic Information Engineeri ng Department of Putian College,Putian 351100,China)Abstract:DES algorithm is extensively applied to many fields,including encrypti ng transmission of credit card holder .s PIN,two -way au thentication between IC card and POS,the MAC check -up of data chartering about financial transaction,etc.It is used to realize the keeping secret of key data.This paper analyses the encryp ting course of DES algorithm in details with an instance,and discusses its se -curity.Key words:DES algorithm;encrypti on course;securi ty1 DES 算法概述数据加密标准(DES )))Data Encryption Standard)是美国国家标准局于1977年颁布的由IB M 公司研制的一种非机密数据的正式数据加密标准。

DES 是一种采用传统的替换和移位的方法加密的分组密码,算图1 DES 加密原理示意法是对称的,既可用于加密又可用于解密。

它用56位密钥对64位二进制数据块进行加密,每次加密可对64位的明文输入进行16轮编码,经一系列替换和移位后,输出完全不同的64位密文数据。

其入口参数有三个:Key 、Data 、Mode,其中Key 为7个字节共56位,是DES 算法的工作密钥;Data 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。

由于DES 算法仅使用最大为64位的标准算术和逻辑运算,运算速度快,密钥生产容易,适合于在当前大多数计算机上用软件方法实现,同时也适合于在专用芯片上实现。

2 DES 算法加密原理DES 算法的加密过程大致可分成四步:初始置换(IP 处理)、迭代过程、子密钥生成和逆置换(IP -1处理),功能是把输入的64位数据块经初始置换按位重新组合,并把输出分为L0、R0两部分,每部分各32位,L1=R0,R1=L0Ýf(R0,K1)。

DES 加密原理示意图见图1。

3 DES 算法加密过程举例把待加密的数据分成64位的数据块,这里说明计算机与现代化2006年第8期JISUANJI YU XIANDAIHUA总第132期两点:¹对超过64位的加密和解密,美国联邦信息处理标准PUB81中规定有四种方法。

一种称ECB mode(Electronic Codebook mode),是连续的对每个数据块进行上述操作;一种称为CBC mode(Cipher Block Chaining mode),是在加密前,用前述的密文块对明文块进行异或操作;还有另两种方法是OFB mode(Out-put Feedback mode)和CFB mode(Cipher Feedback mode)。

º当数据块不足64位时要以适当的方式进行数据块填充,有以下几种选择:一种就是填0;第二种是美国联邦信息处理标准P UB81所建议的,如果数据是二进制的,就填入和数据位最后一位相反的数;如果数据块是ASCII码,就填入随机字节,并且将填充数目写入最后一个字节;第三种是填入随机字节,并且将原数据字节数写入最后的三位(bit)。

假如明文M=/SEC URI TY0,密钥K=/COM-PUTE0,它们对应的ASCII码分别用二进制表示为: M=(01010011010001010100001101010101 01010010010010010101010001011001)2K=(01000011010011110100110101010000 010101010101010001000101)2这里K只有56位,为使密钥有正确的奇偶校验,必须在每第8位处插入校验位,使每字节有奇数个/10位,即在第8、16、24、,、64位处添加奇偶校验位构成64位的K c。

K c=(01000011101001111101001110101011 00000100101010110101000110001010)2(1)明文M的初始置换。

表1初始置换585012342618102605244362820124 625446383022146645648403224168 57494133251791595143352719113 615345372921135635547393123157表2选择置换157494133251791585042342618 10259514335271911360524436 635547393123157625446383022 1466153453729211352820124设置换前M的输入值为m1m2m3...m64,则按M 的IP表(表1)初始置换后的输出结果为:左32位L0 =m58m50...m8;右32位R0=m57m49...m7,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=11111111110110010100101010101111R0=00000000000000001010000000010101表3K各轮移动位数表k迭代轮数12345678910111213141516循环左移位数1122222212222221(2)子密钥(K1、K2、,、K16)的生成。

表4选择置换21417112415328156211023191242681672720132415231374755304051453348444939563453464250362932表5扩展置换3212345456789891011121312131415161716171819202120212223242524252627282928293031221表6S盒变换表0123456789101112131415 S101441312151183106125907101574142131106121195382411481362111512973105031512824917511314100613 S201518146113497213120510131347152814120110691152014711104131581269321531381013154211671205149 S301009146315511312711428113709346102851412111512136498153011121251014731101306987415143115212 S407131430691012851112415113811561503472121101492106901211713151314528433150610113894511127214 S502124171011685315130149114112124713150151039862421111013781591256301431181271142136150910453 S601211015926801334147511110154271295611314011382914155281237041011311634321295151011141760813 S704112141508133129751061113011749110143512215862141113123714101568059236111381410795015142312 S80132846151111093145012711151381037412561101492271141912142061013153583211474108131512903561164位的密钥K c经选择置换1(表2)后,Key的位数由64位变成了56位,此56位分为C0、D0两部分,各28位,具体的输出结果为:左28位C0=101011100100010100101010 0100;右28位D0=101011110001001010100000 0100。

因为是第一次迭代,把C0、D0循环左移1位(16次循环左移对应的左移位数由表3给出)得到C1、D1。

C1=0101110010001010010101001001;D1=0101111000100101010000001001。

将C1(28位)、D1(28位)合并得到56位,经选择置换2(表4)后得到48位子密钥K1。

接着对C1、D1按表3所示循环左移1次(第二次迭代)生成C2、D2,串联C2、D2,得到一个56位数,然后对此数进行选择置换2(表4)产生48位子密钥K2。

依此类推,直到计1032006年第8期李少芳:DES算法加密过程的探讨算出16个子密钥。

(3)加密迭代过程。

¹R0的扩展置换。

将32位的R0经表5扩展置换后得到48位的E(R0)。

º48位数据A的生成。

将E(R0)与子密钥K1进行异或运算后得到48位数据A,A=100001011100 000100000110010100100010101101011011。

»32位数据B的生成(S盒变换)。

将A分为8组,每组6位,这8组分别通过S1、S2、,、S8被称为S 盒的变换(表6)后把每组6位数据变为4位数据,从而由48位数据A生成32位数据B。

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DES算法实现过程分析

DES算法实现过程分析

DES算法实现过程分析【摘要】DES算法是一种经典的对称加密算法，本文对其实现过程进行了深入分析。

首先介绍了DES算法的基本概念，包括密钥长度、明文长度等。

然后详细描述了密钥生成过程以及初始置换过程，为后续的Feistel网络结构和轮函数打下基础。

Feistel网络结构是DES算法的核心，是一种将明文分成两部分并交替进行加密的结构。

轮函数则是Feistel网络中的关键部分，负责将一个子密钥应用到数据块上。

文章对DES算法实现过程进行了总结，并对其安全性进行评估。

未来发展方向包括对更高级的加密算法的研究和应用。

DES算法实现过程的深入分析可以帮助读者更好地理解和应用该算法。

【关键词】DES算法、实现过程、分析、基本概念、密钥生成过程、初始置换、Feistel网络结构、轮函数、总结、安全性评估、未来发展方向1. 引言1.1 DES算法实现过程分析DES算法是一种对称密码算法，广泛应用于数据加密领域。

其实现过程涉及到一系列复杂的步骤，包括密钥生成、初始置换、Feistel 网络结构以及轮函数。

本文将对DES算法的实现过程进行深入分析，以便读者更好地理解其工作原理。

在DES算法中，密钥生成过程是非常重要的一环，它决定了加密过程中所使用的密钥。

密钥生成过程通过将原始密钥进行置换和轮转操作，生成出多个子密钥，用于不同轮次的加密运算。

初始置换阶段将输入的64位数据按照一定规则重新排列，以便后续Feistel网络结构的处理。

Feistel网络结构是DES算法的核心部分，采用了多轮迭代加密的方式，每轮中都会使用不同的子密钥进行加密和解密操作。

轮函数通过一系列的代换和置换操作，将输入的数据与子密钥进行混合，得到加密后的输出。

经过多轮的轮函数处理，最终得到加密后的密文。

2. 正文2.1 基本概念DES算法是一种对称密钥加密算法，其全称为Data Encryption Standard，由IBM公司在1975年设计并发布。

DES加密算法的研究与实现的开题报告

DES加密算法的研究与实现的开题报告

不仅国内，国外对数据加密同样重视，1977年，美国数据加密标准（Data Encryption Standard, DES)颁布，在此后的30年，DES成为世界范围内的标准，除此之外，公开密钥算法RSA同样发展迅速，相关算法的不断改进，和新方法，新思路的不断涌现，这些，对对称密码加密算法的深入研究都起到很大的作用。
三、课题研究内容及创新
课题研究的内容：
(1)分组密码的研究
(2)DES置换的过程
(3)DES算法子密钥的产生
(4)DES算法的迭代过程
(5)DES加密算法的解密过程
(6)DES加密算法的加密过程
(7)DES算法子密钥的产生
(8)DES加密算法的C语言实现及验证
对所研究课题的创新：
该课题主要是对DES加密算法的验证研究。DES加密在现在的应用范围中虽然已经不是主流的加密算法，但是它确实当前一切加密算法的基础。DES算法的安全性很大一部分是依赖于密钥的长度，但是DES的密钥长度却只有64位，所以即使使用穷举法在一定的条件下对密钥的攻击也是可以实现的，所以可以增加对密钥的长度。
DES算法中只用到64位密钥中的其中56位，而第8、16、24、......64位8个位并未参与DES运算，这一点，向我们提出了一个应用上的要求，即DES的安全性是基于除了8，16，24，......64位外的其余56位的组合变化256才得以保证的。因此，在实际应用中，我们应避开使用第8，16，24，......64位作为有效数据位，而使用其它的56位作为有效数据位，才能保证DES算法安全可靠地发挥作用。所以在对本课题的研究过程中也有有意的避免使用第8，16，24，......64位。
毕业设计（论文）开题报告
题 目
DES加密算法的研究与实现
DES加密算法

DES加密算法


其中红色标注为奇偶校验位，即实际密钥为56位。
Step一：生成16个子钥(48位)
1 对K（密钥）使用PC-1(8×7)重新排列 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
其中IP-1(8×8) 为 40 8 48 39 7 47 38 6 46 37 5 45 36 4 44 35 3 43 34 2 42 33 1 41
16 56 24 64 32 15 55 23 63 31 14 54 22 62 30 13 53 21 61 29 12 52 20 60 28 11 51 19 59 27 10 50 18 58 26 9 49 17 57 25
最后一对L16R16就是我们需要的 L16(32位) = 0100 0011 0100 0010 0011 0010 0011 0100 R16(32位) = 0000 1010 0100 1100 1101 1001 1001 0101

Step二：用子钥对64位数据加密
6 对R16L16(64位)运用IP-1重排列
Step一：生成16个子钥(48位)


原始K(64位) = 00010011 00110100 01010111 01111001 49 11011111 1 10011011 10111100 1 57 11110001 得到K+(56位)= 11 1111000 0110011 0010101 0101111 0101010 1011001 1001111 0001111
DES与AES数据加密算法探讨

DES与AES数据加密算法探讨

DES与AES数据加密算法探讨DES（Data Encryption Standard）和AES（Advanced Encryption Standard）是两种常用的数据加密算法，它们在保护数据安全方面起着重要的作用。

本文将探讨DES与AES算法，在加密强度、加密速度和安全性方面的差异。

首先，我们来介绍DES算法。

DES是一种对称密钥算法，使用相同的密钥进行加密和解密。

DES算法的密钥长度为56位，被认为是比较短的。

DES分为两个主要步骤：初始置换（IP）和逆初始置换（IP-1）；以及16个加密轮（每轮包括子密钥生成、替代选择、置换、异或）和一个最终置换（FP）。

DES算法加密的过程比较简单，而且运行速度相对较快。

然而，由于DES的密钥长度较短，使得DES算法易受到密码分析攻击，如穷举攻击和差分攻击。

相比之下，AES算法更加安全和强大。

AES也是一种对称密钥算法，但其密钥长度可以为128位、192位或256位，密钥长度变长增加了破解的难度。

AES算法使用了不同的加密轮数和循环结构，增加了算法的复杂性和强度。

AES算法是一种分组加密算法，每次对小块数据进行加密。

AES算法的加密过程包括字节替代、行移位、列混淆和轮密钥加，最终得到加密后的数据。

相较于DES算法，AES算法的加密速度较慢，但其加密强度更高，更难以被攻破。

在安全性方面，DES算法被认为已经不够安全，容易受到密码破译的攻击。

由于DES算法的密钥长度较短，使得使用穷举攻击破解DES算法相对容易。

相比之下，AES算法具有更高的安全性。

AES算法的密钥长度更长，使得破解的难度大大增加。

更长的密钥长度增加了进攻者穷举所有密钥的难度，从而增加了破解的代价。

因此，AES算法被广泛用于各种安全应用中，如网络通信、数据传输和存储等。

在加密速度方面，DES算法比AES算法更快。

由于DES算法的运算复杂度较低，使得DES算法在加密和解密数据时速度较快。

而AES算法由于采用了更为复杂的加密过程，导致加密速度相对较慢。