DES 加密算法原理

　　DES加密算法是由 IBM 研究在1977年提出的。使用64位(bit)的数据进行加密和解密的，所用的密钥也是64位。并被美国国家标准局宣布为数据加密标准DES，主要用于非国家保密机关。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64

===>

58 50 42 34 26 18 10 2 60 52 44 36 28 20 12 4 62 54 46 38 30 22 14 6 64 56 48 40 32 24 16 8 57 49 41 33 25 17 9 1 59 51 43 35 27 19 11 3 61 53 45 37 29 21 13 5 63 55 47 39 31 23 15 7

　　做好了吗？得出的结果是不是和下面的表格一样：

1	1	0	0	1	1	0	0
1	1	0	0	0	1	1	0
0	0	1	1	1	0	1	1
1	0	0	0	0	1	1	0
0	1	1	1	1	1	1	0
0	1	0	1	0	0	1	0
0	1	0	1	1	1	0	0
1	0	1	0	1	0	0	0

　什么？你做错了！无药可救！我怀疑你小学毕业考试是不是作弊了。
　　没做错！嗯，真是好孩子！

　　第二步：迭代过程
　　这是很重要的一步（站稳了，不要腿软）。为了让你看得更清楚，我把它分成几个部分。最后只要把几部分的过程合起来做就行了。
　　★先把 IP 处理后的结果分成两部份，如下：

1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0		0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0
↓　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↓ ╳ 　╱　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｆ ↓　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↓
0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0		？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？ ？

　　看明白了没有？先把右面的部分原封不动地照抄到左边。然后把左边的部分经过Ｆ处

理后搬到右面。然后再重复做第二步，共做 16 遍（真麻烦）。先别急，Ｆ处理等会儿再讲

　　第三步： IP^-1 处理
　　如果这一步你再做错的话，自已拿块豆腐撞死算了！不过是 IP 的逆代换罢了。

40	8	48	16	56	24	64	32
39	7	47	15	55	23	63	31
38	6	46	14	54	22	62	30
37	5	45	13	53	21	61	29
36	4	44	12	52	20	60	28
35	3	43	11	51	19	59	27
34	2	42	10	50	18	58	26
33	1	41	9	49	17	57	25

　　第四步：结束

 

DES算法加密过程
对DES算法加密过程图示的说明如下：待加密的64比特明文串m，经过IP置换后，得到的比特串的下标列表如下：

IP	58	50	42	34	26	18	10	2
	60	52	44	36	28	20	12	4
	62	54	46	38	30	22	14	6
	64	56	48	40	32	24	16	8
	57	49	41	33	25	17	9	1
	59	51	43	35	27	19	11	3
	61	53	45	37	29	21	13	5
	63	55	47	39	31	23	15	7

该比特串被分为32位的L0和32位的R0两部分。R0子密钥K1(子密钥的生成将在后面讲)经过变换f(R0,K1)（f变换将在下面讲）输出32位的比特串f1,f1与L0做不进位的二进制加法运算。运算规则为：

f1与L0做不进位的二进制加法运算后的结果赋给R1，R0则原封不动的赋给L1。L1与R0又做与以上完全相同的运算，生成L2，R2…… 一共经过16次运算。最后生成R16和L16。其中R16为L15与f(R15,K16)做不进位二进制加法运算的结果，L16是R15的直接赋值。

R16与L16合并成64位的比特串。值得注意的是R16一定要排在L16前面。R16与L16合并后成的比特串，经过置换IP-1后所得比特串的下标列表如下：

IP-1	40	8	48	16	56	24	64	32
	39	7	47	15	55	23	63	31
	38	6	46	14	54	22	62	30
	37	5	45	13	53	21	61	29
	36	4	44	12	52	20	60	28
	35	3	43	11	51	19	59	27
	34	2	42	10	50	18	58	26
	33	1	41	9	49	17	57	25

经过置换IP-1后生成的比特串就是密文e.。
下面再讲一下变换f(Ri-1,Ki)。
它的功能是将32比特的输入再转化为32比特的输出。其过程如图所示：


对f变换说明如下：输入Ri-1(32比特)经过变换E后，膨胀为48比特。膨胀后的比特串的下标列表如下：

E:	32	1	2	3	4	5
	4	5	6	7	8	9
	8	9	10	11	12	13
	12	13	14	15	16	17
	16	17	18	19	20	21
	20	21	22	23	24	25
	24	25	26	27	28	29
	28	29	30	31	32	31

膨胀后的比特串分为8组，每组6比特。各组经过各自的S盒后，又变为4比特(具体过程见后)，合并后又成为32比特。该32比特经过P变换后，其下标列表如下：

P:	16	7	20	21
	29	12	28	17
	1	15	23	26
	5	18	31	10
	2	8	24	14
	32	27	3	9
	19	13	30	6
	22	11	4	25

经过P变换后输出的比特串才是32比特的f (Ri-1,Ki)。
下面再讲一下S盒的变换过程。任取一S盒。见图：

在其输入b1,b2,b3,b4,b5,b6中，计算出x=b1*2+b6, y=b5+b4*2+b3*4+b2*8，再从Si表中查出x 行，y 列的值Sxy。将Sxy化为二进制，即得Si盒的输出。（S表如图所示）