Chapter 05 : DES 算法和 AES 算法¶

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DES 算法¶

DES（Data Encryption Standard）是一种对称密钥加密算法，采用大端序存储数据，明文和密钥均为 64 位

DES 算法的加密过程包括以下几个步骤：

首先对 64 位的明文进行初始置换，得到一个 64 位的中间结果
中间结果的 8 字节会被分成左边 4 字节和右边 4 字节，在 DES 框架代码中分别表示为 \(L[0],R[0]\)
第 0 轮循环先对 \(L[0]\) 加密，生成 \(L[1]\)；\(R[0]\) 不作改变直接赋值给 \(R[1]\)
第 1 轮循环先对 \(R[1]\) 加密，生成 \(R[2]\)；\(L[1]\) 不作改变直接赋值给 \(L[2]\)
如此反复得到最后的 \(L[16],R[16]\)，最后进行初始置换的逆置换得到密文

其中，初始置换的转换表如下：

对于其中的加密过程，即图中的函数 \(f\)，可以分为密钥处理、扩展子块、 SBOX 替换三个步骤：

先对密钥进行处理：

压缩置换 1 是将 64 位的密钥压缩成 56 位，本质是原密钥的拆分重组，转换表如下：

每个子密钥的循环左移次数如下：

压缩置换 2 的转换表如下：

因为我们生成的密钥为 48 位，因此我们还需要将加密的 32 位扩展成 48 位方便异或操作，扩展表如下：

将压缩后的密钥和扩展后的子块异或之后，我们得到了一个 48 位的中间结果。接下来我们需要将这个中间结果分成 8 个 6 位的子块，然后对每个子块进行 SBOX 替换，得到 32 位的输出。SBOX 对应也有 8 个，第一个的转换表如下：

对于输入的 6 位中间结果，我们取第一位和最后一位拼成一个两位二进制数字表示行号，中间四位二进制数字表示列号，对应的 SBOX 中的结果即为替换后的结果，所有 8 个 SBOX 生成替换结果拼起来即为替换结果

DES 有如下缺点：