DES算法笔记

news2024/11/23 4:18:30

文章目录

  • DES简介
    • Feistel
  • DES算法流程
    • Enciphering
      • Key Schedule
    • Deciphering
    • The Cipher Function f(R, K)
  • Triple DES算法
  • OpenSSL接口
  • S-box
  • 实现
  • 参考资料

DES简介

发布文档：FIPS 46-3, 1977

  • block size: 8 bytes.
  • Key Size: 8 bytes == 64 bits, 原本设计每隔7 bits保留一个校验位 (bit 8, 16, 64, 确保每个字节里有奇数个1)，所以实际为56 bits，但校验位实际并没有用到。
  • Feistel structure

DES算法没有被攻破，只是密钥太短，发布多年后已经很容易被暴力破解。

Feistel

DES的结构由Horst Feistel设计，因此也被称为Feistel network/structure/cipher，该结构也应用于很多其它密码算法。

特点：

  • 轮数可以任意增加
  • 轮函数f同时用于加解密
  • 加解密都使用该结构，解密时只需要逆序使用子密钥
  • 16 轮（round）运算

DES算法流程

请添加图片描述

Enciphering

第一步是Initial Permutation初始置换（简称IP）

初始置换，根据下面的bit索引重新排序，将输入分成左右（L， R）各32 bits。

/* Initial Permutation Table 
* 64 bits --> 32 bit L + 32 bit R
*/
static const uint8_t IP[] = {
    // L
	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,
    // R
	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
};

之后进行16轮运算：

L' = R
R' = L ^ f(R, K)

Key Schedule

KS流程位于FIPS 46-3 附录1。

在轮运算中，用到了一个f函数，其中，48 bit长的子密钥参数K是依据key schedule function (KS)从子密钥中选择的：

K = KS(n, KEY)
n in [1, ..., 16]

KS也是16轮函数，每轮生成Feistel中对应的子密钥。

KS有两个置换选择矩阵（Permuted choice）：

/*
* Permuted choice
* 64 bits --> 28 bits + 28 bits
*/
static const uint8_t pc1[56] = {
    // C
	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,
    // D
	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
};



/*
* Permuted choice 2
*	56 bits --> 48 bits subkey
*/
static const unsigned char pc2[48] = {
	14, 17, 11, 24,  1,  5,
	 3, 28, 15,  6, 21, 10,
	23, 19, 12,  4, 26,  8,
	16,  7, 27, 20, 13,  2,
	41, 52, 31, 37, 47, 55,
	30, 40, 51, 45, 33, 48,
	44, 49, 39, 56, 34, 53,
	46, 42, 50, 36, 29, 32
};


static const unsigned char LeftShifts[16] = {
	1, 1, 2, 2,
	2, 2, 2, 2,
	1, 2, 2, 2,
	2, 2, 2, 1
};

PC1将原始64 bits Key过滤掉8个检验位，并分为C、D两个28 bits，通过将C、D左移并由PC2置换后得到轮函数的48 bit K参数。

以C2 D2为例

C2D2 = (C1 << 1) || (D1 << 1)
K1 = PC2(C1D1)

Deciphering

与加密一样，再走一遍Fetstel结构，但需要将子密钥逆序使用。

最后一步，针对IP进行逆置换（inverse of IP，IP-1），将第16轮的输出进行合并。

/* Inverse Initial Permutation Table */
static const uint8_t InverseIP[64] = {
	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
};

The Cipher Function f(R, K)

f(32 bit R, 48 bit K)

轮函数f组成如下：

  • Extend function E(32 bits)->48 bits;
  • 8 selection functions Sn(6 bits)–>4 bits;
  • Permutation function P(32 bits)–>32 bits

请添加图片描述

E扩展函数其实就是把输入的32 bits按如下下标重新排列为48 bits：

/*	Extend table for f(R, k)
*/
static const uint8_t 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,  1
};

选择函数，以S1表为例

0123456789101112131415
01441312151183106125907
10157414213110612119538
24114813621115129731050
31512824917511314100613

比如，输入 011011 ，则取首尾比特01（1）为行，中间4比特1101（13）为列，输出为5（0101）。

其它S表位于FIPS 46-3 附录。有些资料也把它称作S-box。

P置换函数，与扩展函数类似，将输入重新排序：

static const uint8_t P[32] = {
	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
};

Triple DES算法

Triple DES (or TDES or TDEA or 3DES) ，

发布文档： SP 800-67 Rev1。

  • 1999年，NIST将3-DES指定为过渡的加密标准。
  • 3DES是将明文进行3次DES来加密。
  • 采用IBM设计的EDE流程（Encryption - Decryption - Encryption）
  • 需要3个DES密钥k1, k2, k3。
    • 如果3个密钥都相同，则等价于DES；
    • 如果k1 == k3 != k2，则称为EDE2，密钥长16 字节，但安全等级为90 bits；
    • 如果3个密钥都不同，则称为EDE3，密钥长24字节，安全等级112 bits。

安全等级的取值，参考了A Known-Plaintext Attack on Two-Key Triple Encryption这篇文章。

OpenSSL接口

旧接口
https://www.openssl.org/docs/man3.0/man3/DES_ecb_encrypt.html
EVP接口
https://www.openssl.org/docs/man3.0/man3/EVP_EncryptInit.html
https://www.openssl.org/docs/man3.0/man3/EVP_des_cbc.html

S-box

/* The S-Box tables */
static const uint8_t S[8][64] = { 
    {
		/* S1 */
		14,  4, 13,  1,  2, 15, 11,  8,  3, 10,  6, 12,  5,  9,  0,  7,
		 0, 15,  7,  4, 14,  2, 13,  1, 10,  6, 12, 11,  9,  5,  3,  8,
		 4,  1, 14,  8, 13,  6,  2, 11, 15, 12,  9,  7,  3, 10,  5,  0,
		15, 12,  8,  2,  4,  9,  1,  7,  5, 11,  3, 14, 10,  0,  6, 13
	},{
		/* S2 */
		15,  1,  8, 14,  6, 11,  3,  4,  9,  7,  2, 13, 12,  0,  5, 10,
		 3, 13,  4,  7, 15,  2,  8, 14, 12,  0,  1, 10,  6,  9, 11,  5,
		 0, 14,  7, 11, 10,  4, 13,  1,  5,  8, 12,  6,  9,  3,  2, 15,
		13,  8, 10,  1,  3, 15,  4,  2, 11,  6,  7, 12,  0,  5, 14,  9
	},{
		/* S3 */
		10,  0,  9, 14,  6,  3, 15,  5,  1, 13, 12,  7, 11,  4,  2,  8,
		13,  7,  0,  9,  3,  4,  6, 10,  2,  8,  5, 14, 12, 11, 15,  1,
		13,  6,  4,  9,  8, 15,  3,  0, 11,  1,  2, 12,  5, 10, 14,  7,
		 1, 10, 13,  0,  6,  9,  8,  7,  4, 15, 14,  3, 11,  5,  2, 12
	},{
		/* S4 */
		 7, 13, 14,  3,  0,  6,  9, 10,  1,  2,  8,  5, 11, 12,  4, 15,
		13,  8, 11,  5,  6, 15,  0,  3,  4,  7,  2, 12,  1, 10, 14,  9,
		10,  6,  9,  0, 12, 11,  7, 13, 15,  1,  3, 14,  5,  2,  8,  4,
		 3, 15,  0,  6, 10,  1, 13,  8,  9,  4,  5, 11, 12,  7,  2, 14
	},{
		/* S5 */
		 2, 12,  4,  1,  7, 10, 11,  6,  8,  5,  3, 15, 13,  0, 14,  9,
		14, 11,  2, 12,  4,  7, 13,  1,  5,  0, 15, 10,  3,  9,  8,  6,
		 4,  2,  1, 11, 10, 13,  7,  8, 15,  9, 12,  5,  6,  3,  0, 14,
		11,  8, 12,  7,  1, 14,  2, 13,  6, 15,  0,  9, 10,  4,  5,  3
	},{
		/* S6 */
		12,  1, 10, 15,  9,  2,  6,  8,  0, 13,  3,  4, 14,  7,  5, 11,
		10, 15,  4,  2,  7, 12,  9,  5,  6,  1, 13, 14,  0, 11,  3,  8,
		 9, 14, 15,  5,  2,  8, 12,  3,  7,  0,  4, 10,  1, 13, 11,  6,
		 4,  3,  2, 12,  9,  5, 15, 10, 11, 14,  1,  7,  6,  0,  8, 13
	},{
		/* S7 */
		 4, 11,  2, 14, 15,  0,  8, 13,  3, 12,  9,  7,  5, 10,  6,  1,
		13,  0, 11,  7,  4,  9,  1, 10, 14,  3,  5, 12,  2, 15,  8,  6,
		 1,  4, 11, 13, 12,  3,  7, 14, 10, 15,  6,  8,  0,  5,  9,  2,
		 6, 11, 13,  8,  1,  4, 10,  7,  9,  5,  0, 15, 14,  2,  3, 12
	},{
		/* S8 */
		13,  2,  8,  4,  6, 15, 11,  1, 10,  9,  3, 14,  5,  0, 12,  7,
		 1, 15, 13,  8, 10,  3,  7,  4, 12,  5,  6, 11,  0, 14,  9,  2,
		 7, 11,  4,  1,  9, 12, 14,  2,  0,  6, 10, 13, 15,  3,  5,  8,
		 2,  1, 14,  7,  4, 10,  8, 13, 15, 12,  9,  0,  3,  5,  6, 11
	} 
};

实现

https://github.com/C0deStarr/CryptoImp/tree/main/Cipher/BlockCipher

  • des.h
  • des.c
  • des3.h
  • des3.c

参考资料

FIPS 46-3, Data Encryption Standard (DES) | CSRC (nist.gov)

SP 800-67 Rev. 2, Recommendation for the TDEA Block Cipher | CSRC (nist.gov)

A Known-Plaintext Attack on Two-Key Triple Encryption

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/154936.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

关于string boot项目实训课（准备工作）

关于string boot项目实训课（准备工作）

一、页面–web页面–java代码之间的逻辑关系 首先在java文件夹下创建一个java类 Controller//类上面要加入注解 public class TestController {GetMapping("login")//对应web请求--localhost:9991/Login//类方法&#xff0c;用于处理逻辑public String login(Strin…
阅读更多...
实时Windows AD用户帐户锁定分析器工具

实时Windows AD用户帐户锁定分析器工具

实时帐户锁定工具提供有关域帐户锁定原因的实时报表。本机Windows Active Directory帐户锁定策略是阻止连续、时限性、寻求登录的密码猜测尝试的一种实用方法&#xff0c;这会由于使用错误的密码而导致帐户锁定。帐户锁定的其他原因可能包括&#xff1a;由于采用严格的密码设置…
阅读更多...
【项目】 改造原前端ViewUI框架，使其支持ElementUI 与 Avue

【项目】 改造原前端ViewUI框架，使其支持ElementUI 与 Avue

一、背景说明 因为原来前端的同事习惯用&#xff0c;ViewUI框架&#xff0c;于是基线版本的项目&#xff0c;都是使用的ViewUI框架搭建的。 但是&#xff0c;这个ViewUI的表格&#xff0c;是引用的第三方的vux的框架&#xff0c;在网上很少人使用&#xff0c;所以遇到问题&…
阅读更多...
如果为产业互联网时代的发展寻找一个注脚的话，新产业无疑是一个最主要的特征

如果为产业互联网时代的发展寻找一个注脚的话，新产业无疑是一个最主要的特征

如果为产业互联网时代的发展寻找一个注脚的话&#xff0c;新产业无疑是一个最主要的特征。在这个时代&#xff0c;诸多原本看似无法改变的产业有了改变的可能性&#xff0c;诸多看似无法破解的痛点和难题有了新的解决方案。如果一定要找到导致这一蜕变的根本原因的话&#xff0…
阅读更多...
用户积分和积分排行榜功能微服务实现

用户积分和积分排行榜功能微服务实现

文章目录需求分析什么是积分积分的获取为啥需要积分服务数据库表创建 ms-points 积分微服务新增用户积分功能用户积分实体积分控制层积分业务逻辑层数据交互mapper层网关 ms-gateway 服务添加积分微服务路由用户服务中添加用户积分逻辑项目测试积分排行榜TopN(关系型数据库)构造…
阅读更多...
記錄centos8 升級Python3.6到Python3.9以及可能遇到的問題

記錄centos8 升級Python3.6到Python3.9以及可能遇到的問題

目录下载Python3.9.9可能出現的問題及解決方案安裝python3.9可能出現的問題及解決方案建立Python3和pip3的软鏈接:查看Python3和Pip3是否正确的被安装&#xff1a;将/usr/local/python3/bin加入PATHCentos8-默认的Python、python2版本为2.7&#xff0c;python3版本為3.6&#x…
阅读更多...
迭代器深入理解

迭代器深入理解

目录 vector 例子引入 迭代器的价值 通过vector和list 迭代器的差异再次深入理解 vector 例子引入 在学习vector底层erase&#xff0c;碰到迭代器失效的时候我有个疑惑&#xff0c;为什么sgi 版&#xff08;Linux g使用的&#xff09;库里实现的迭代器对于有些迭代器失效情…
阅读更多...
threejs教程(一)

threejs教程(一)

插件安装 npm i three项目引入 这里我随便找的VUE项目练习的 import * as THREE from "three";大致介绍一下threejs的逻辑 一般我们用它是来搭建三维模型的,搭建三维模型就需要的三个要素 场景(scene) 渲染器(renderer) 和相机(camera) 场景简单理解就是唱戏的戏台…
阅读更多...
【C++升级之路】第六篇：模板初阶（函数模板类模板）

【C++升级之路】第六篇：模板初阶（函数模板类模板）

&#x1f31f;hello&#xff0c;各位读者大大们你们好呀&#x1f31f; &#x1f36d;&#x1f36d;系列专栏&#xff1a;【C学习与应用】 ✒️✒️本篇内容&#xff1a;泛型编程的概念&#xff0c;函数模板的概念、格式、原理和基础使用方法&#xff0c;类模板的格式和基础使用…
阅读更多...
Java一维数组的定义、赋值和初始化

Java一维数组的定义、赋值和初始化

当数组中每个元素都只带有一个下标时&#xff0c;这种数组就是“一维数组”。一维数组&#xff08;one-dimensional array&#xff09;实质上是一组相同类型数据的线性集合&#xff0c;是数组中最简单的一种数组。 数组是引用数据类型&#xff0c;引用数据类型在使用之前一定要…
阅读更多...
Linux操作系统--文本编辑器（保姆级教程）

Linux操作系统--文本编辑器（保姆级教程）

文本编辑器 Linux是一种文本驱动的操作系统。用户在使用Linux过程中经常需要编辑文本&#xff0c;比如编写脚本文件来执行几条命令行&#xff0c;写电子邮件&#xff0c;创建C语言源程学等&#xff0c;因此&#xff0c;必须熟悉至少一种文本编辑器以便高效地输入和修改文本文件…
阅读更多...
Spring循环依赖详解

Spring循环依赖详解

概述 我们在日常的技术交流中经常会提到Spring循环依赖&#xff0c;听起来挺高大尚的&#xff0c;那Spring到底是如何实现的呢&#xff1f;下面我们就来一一揭秘。 什么是循环依赖 如上图所示&#xff0c;A对象中包含B对象的引用&#xff0c;同时B对象中包含A对象的引用&…
阅读更多...
微信小程序自定义tabbar栏【中间突出样式】

微信小程序自定义tabbar栏【中间突出样式】

文章目录前言一、自定义tabbar栏 配置二、添加自定义tabbar栏组件添加组件代码创建全局字段在组件中保存重要字段三、效果展示总结前言 昨天主管突然给我说微信小程序默认的 tabBar 不美观&#xff0c;让我改成中间突出的那种样式。纵然我心里面有千般不情愿&#xff0c;但还是…
阅读更多...
python实现算法与数据结构基础-链表、栈、队列、排序算法、二分查找、二叉树

python实现算法与数据结构基础-链表、栈、队列、排序算法、二分查找、二叉树

目录1、算法的概念1.1 举例&#xff1a;1.2 算法的五大特性&#xff1a;1.3 时间复杂度1.4 空间复杂度2、数据结构2.1 内存的存储结构2.2 数据结构的分类2.3 顺序表存储方式3、链表3.1链表实现3.2链表的方法3.3链表增加节点3.4链表删除节点3.5链表总结4、栈4.1 栈的介绍4.2 栈的…
阅读更多...
负载均衡SLB和LVS的简单介绍

负载均衡SLB和LVS的简单介绍

负载均衡 SLB 阿里云SLB(Server Load Balancing&#xff0c;服务器负载均衡)&#xff1a;是阿里云结合自身弹性计算平台的特点以及强大的技术优势&#xff0c;提供的一套软件负载均衡解决方案&#xff0c;以更好的满足弹性计算平台负载均衡的需求。 什么情况下使用SLB? 简单…
阅读更多...
2022尚硅谷SSM框架跟学(四)Spring基础一

2022尚硅谷SSM框架跟学(四)Spring基础一

2022尚硅谷SSM框架跟学.四 Spring基础一Spring1.Spring简介1.1、Spring概述1.2Spring家族1.3Spring Framework1.3.1Spring Framework特性1.3.2Spring Framework五大功能模块2.IOC2.1.IOC容器2.1.1IOC思想(1).获取资源的传统方式(2).反转控制方式获取资源(3).DI2.1.2、IOC容器在…
阅读更多...
(02)Cartographer源码无死角解析-(48) 2D点云扫描匹配→扫描匹配基本原理讲解，代码总体框架梳理

(02)Cartographer源码无死角解析-(48) 2D点云扫描匹配→扫描匹配基本原理讲解，代码总体框架梳理

讲解关于slam一系列文章汇总链接:史上最全slam从零开始&#xff0c;针对于本栏目讲解(02)Cartographer源码无死角解析-链接如下: (02)Cartographer源码无死角解析- (00)目录_最新无死角讲解&#xff1a;https://blog.csdn.net/weixin_43013761/article/details/127350885 文末…
阅读更多...
项目管理工具dhtmlxGantt甘特图入门教程（八）：数据加载（二）

项目管理工具dhtmlxGantt甘特图入门教程（八）：数据加载（二）

DhtmlxGantt是用于跨浏览器和跨平台应用程序的功能齐全的Gantt图表&#xff0c;可满足应用程序的所有需求&#xff0c;是最完善的甘特图图表库。 这篇文章给大家讲解如何利用dhtmlxGantt加载任务日期。 DhtmlxGantt正版试用下载&#xff08;qun&#xff1a;764148812&#x…
阅读更多...
【Linux】进程状态、优先级和进程切换

【Linux】进程状态、优先级和进程切换

大家好我是沐曦希&#x1f495; 文章目录一、操作系统进程1.运行队列2.进程状态二、Linux进程状态三、两个特殊进程1.僵尸进程2.孤儿进程四、进程优先级1.优先级概念2.查看系统进程3.PRI和NI4.nice值的更改5.特性五、进程切换1.并发2.进程如何切换一、操作系统进程 什么是进程…
阅读更多...
axios拦截器、ElementUI组件的使用

axios拦截器、ElementUI组件的使用

一、axios拦截器 1、axios模块的作用 是对基于http请求的封装。在浏览器对异步请求对象XMLHttpRequest进行封装 2、拦截器 ​ &#xff08;1&#xff09;请求拦截器&#xff1a;对客户端发起的请求进行统一的前期处理&#xff08;token、时间戳、cookie等&#xff09; ​ …
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023