SimpleDES

转载 学习

http://pigheadx.me/blog/2011/04/s-desalgorithm/

下面从准备知识开始

C++ 使用bitset数据结构进行与或位运算

1.置换,举例说明,对”ABCDEFGH”做一下”82641753″置换的结果就是”HBFDAGEC”

2.循环移位,继续举例,”ABCDEFGH”循环左移2位结果就是”CDEFGHAB”.

3.S盒的替代选择,具体到S-DES来说就是输入的四位数”ABCD”在S盒中找第AD行BC列的数字作为输出,比如0101输入S0(见下)的话就是第1(01)行第2(10)列(0-3行,0-3列),输出为1即01,再比如1001输入S0的话就是第3(11)行第0(00)列,输出为3即11.

4.按位异或,举例的话1^1=0,1^0=1,0^1=1,0^0=0,1100^1010=0110,其实这个大家都懂吧.

 

S-DES算法的输入是一个8位的明文或者密文组和一个10位的密钥，输出是一个8位的密文或者明文组。

以下是S-DES所需的几个置换表

1)      P10 {3,5,2,7,4,10,1,9,8,6}

2)      P8 {6,3,7,4,8,5,10,9} 注意这个置换选择输入10位输出8位

3)      P4 {2,4,3,1}

4)      IP {2,6,3,1,4,8,5,7}

5)      IPI {4,1,3,5,7,2,8,6}

6)      EP {4,1,2,3,2,3,4,1} 注意这个是扩展置换,输入4位输出8位

以下是两个S盒

S0:ADBC 输入4位输出2位（十进制转化为二进制）

{1,0,3,2},

{3,2,1,0},

{0,2,1,3},

{3,1,3,2},

S1:

{0,1,2,3},

{2,0,1,3},

{3,0,1,0},

{2,1,0,3},

接下来就是加密和解密算法

首先讲子密钥的生成,子密钥在加密和解密算法中都有使用.

10位密钥 key = 01111 11101

对key做P10置换得到 11111 10011

记左半(高位)的为Lk=11111,右半(低位)为Rk=10011

Lk和Rk均循环左移1位,得到Lk=11111,Rk=00111

对Lk和Rk组合得到的11111 00111做P8置换选择,得到子密钥K1=0101 1111

Lk和Rk均再次循环左移2位,得到Lk=11111,Rk=11100

对Lk和Rk组合得到的11111 11100做P8置换选择,的到子密钥K2=1111 1100

以上,通过密钥得到了算法所需的子密钥.

 

下面是加密过程

首先是初始置换

对明文m=0001 0110做IP置换,得m”=0100 1001

接下来是标准的Feistel密码结构,共有两次循环

第一次循环

记左半(高位)为Lm=0100,右半(低位)为Rm=1001

对Rm做EP扩展置换,得Rm’=1100 0011

Rm’与子密钥K1按位异或,得Rm’=1001 1100

Rm’左半1001进入S0盒替代选择得11,右半1100进入S1盒替代选择的01,组合后得Rm’=1101

对Rm’做P4置换,得Rm’=1101

Rm’与Lm按位异或,得Lm’=1001

Lm’与Rm(最开始的那个Rm)组合得到输出 1001(Lm’) 1001(Rm)

至此完成第一次循环

然后交换高低位,作为第二次循环的输入,即1001(Rm) 1001(Lm’)作为输入

开始第二次循环

记左半为Ln=1001,右半为Rn=1001

对Rn做EP扩展置换,得Rn’=1100 0011

Rn’与子密钥K2按位异或,得Rn’=0011 1111

Rn’左半0011进入S0盒替代选择得10,右半1111进入S1盒替代选择的11,组合后得Rn’=1011

对Rn’做P4置换,得Rn’=0111

Rn’与Ln按位异或,得Ln’=1110

Ln’与Rn(最开始的那个Rn)组合得到输出 1110(Ln’) 1001(Rn)

至此完成第二次循环

最后进行逆初始置换对上面的输出m’=1110 1001做IPI置换得到密文m’=0111 01

S-DES加密结束.

---

 

 

下面开始解密,解密过程与加密基本一致,就是密钥使用顺序是相反的,第一次循环使用K2第二次循环使用K1

首先还是初始置换

对密文m=0111 0110做IP置换,得m’=1110 1001

 

Feistel密码结构

 

第一次循环

 

记左半(高位)为Lm=1110,右半(低位)为Rm=1001

 

对Rm做EP扩展置换,得Rm’=1100 0011

 

Rm’与子密钥K2按位异或,得Rm’=0011 1111

 

Rm’左半0011进入S0盒替代选择得10,右半1111进入S1盒替代选择的11,组合后得Rm’=1011

 

对Rm’做P4置换,得Rm’=0111

 

Rm’与Lm按位异或,得Lm’=1001

 

Lm’与Rm(最开始的那个Rm)组合得到输出 1001(Lm’) 1001(Rm)

 

至此完成第一次循环

 

然后交换高低位,作为第二次循环的输入,即1001(Rm) 1001(Lm’)作为输入

 

开始第二次循环

 

记左半为Ln=1001,右半为Rn=1001

 

对Rn做EP扩展置换,得Rn’=1100 0011

 

Rn’与子密钥K1按位异或,得Rn’=1001 1100

 

Rn’左半1001进入S0盒替代选择得11,右半1100进入S1盒替代选择的01,组合后得Rn’=1101

 

对Rn’做P4置换,得Rn’=1101

 

Rn’与Ln按位异或,得Ln’=0100

 

Ln’与Rn(最开始的那个Rn)组合得到输出0100(Ln’) 1001(Rn)

 

至此完成第二次循环

 

最后进行逆初始置换

 

对上面的输出m’=0100 1001做IPI置换得到明文m’=0001 0110

这样就完成的S-DES的解密