DES算法

  • 分组密码
  • Feistel结构
  • Des算法
  • 初始IP置换
  • 子密钥生成
  • F函数
  • 逆初始置换


分组密码

分组密码将明文M划分为一系列的明文块Mi，每一块Mi包含若干位或字符，每一块用同一个密钥K加密。DES算法就是把明文切成以64位为单位的一个个明文块，每个明文块都用同一个秘钥K加密（然后K在生成子秘钥一一对应DES中的16轮循环）

Feistel结构

令F 为轮函数；令K1，K2，……，Kn 分别为第1，2，……，n 轮的子密钥。那么基本构造过程如下：

（1）将明文信息均分为两块：（L0，R0）；

（2）在每一轮中，进行如下运算（i 为当前轮数）：

Li+1 = Ri；

Ri+1 = Li ⊕F （Ri，Ki）。（其中⊕为异或操作）

所得的结果即为：(Ri+1，Li+1）。

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Des算法

一共16次大循环，每一轮都用对应生成的子密钥加密，所有的置换表中记录的都为数据的旧位置，数据的新位置则按置换表顺序排列。

初始IP置换

将64位明文(M)，根据IP置换表将明文中的字母重新排列，再分为左（L0）右(R0)各32位。初始IP置换只在最开始进行。

子密钥生成

初始密钥共64位，但加入运算的只有56位（可用密钥） ，还有8位为奇偶校验位（ 第8、16、24、32、40、48、56、64位为校验位）。
先根据PC-1置换（56位），将初始密钥K0（56位）化为左右两部分C0、D0，再根据LS表分别循环左移得到C1、D1。最后用C1、D1经过PC-2置换(48位)压缩为48位子密钥K1。C1和D1合并后为下一轮对应的初始密钥。

F函数
  1. 扩展E置换
    先拿出R0(32位)，通过扩展E置换得到E(R0)（48位），再用E(R0)和K1相异或得到S盒的输入数据E(R0⊕K1)（48位）。
  2. S盒压缩置换
    S盒一共有8个，每个都是4行16列。先将输入数据E(R0⊕K1) 分为8份一份6位，将这8份发送给对应的S盒；在每个S盒子要处理的6位中，取第1位和第6位组成“行”，中间4位组成“列”。（两位2进制数能表示0 ~ 3，四位2进制数能表示0 ~ 15，对应S盒的4行16列），最后取出S盒中对应行列的数字并转为四位2进制数，合并8个S盒输出的32位数据，记为SE(R0⊕K)（32位）。
  3. P盒置换
    将S盒置换结果SE(R0⊕K) 经过P盒置换得到PSE(R0⊕K1)（32位）。
    最后输出结果为L1 = R0，R1 = L0 ⊕ PSE(R0⊕K1)
逆初始置换

子密钥生成和F函数一共循环16轮，得到左（L16）右(R16)，再经过逆IP置换表置换并合并得到密文C。