大家好今妄，我是IT修真院北京分院第30期學(xué)員，一枚正直善良的Java程序員缩宜。

今天給大家分享一下褒颈，修真院官網(wǎng)task5任務(wù)中可能會使用到的知識點(diǎn)：

DES加密的算法

1.DES的介紹

1977年1月，美國政府頒布：采納IBM公司設(shè)計(jì)的方案作為非機(jī)密數(shù)據(jù)的正式數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（DES,Data?Encryption?Standard）颓帝。

目前在國內(nèi)米碰，隨著三金工程尤其是金卡工程的啟動窝革，DES算法在POS、ATM见间、磁卡及智能卡（IC卡）聊闯、加油站、高速公路收費(fèi)站等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用米诉，以此來實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的保密菱蔬，如信用卡持卡人的PIN的加密傳輸，IC卡與POS間的雙向認(rèn)證史侣、金融交易數(shù)據(jù)包的MAC校驗(yàn)等拴泌，均用到DES算法。

2.DES算法要求：

美國國家標(biāo)準(zhǔn)局1973年開始研究除國防部外的其它部門的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)惊橱，于1973年5月15日和1974年8月27日先后兩次向公眾發(fā)出了征求加密算法的公告蚪腐。加密算法要達(dá)到的目的（通常稱為DES?密碼算法要求）主要為以下四點(diǎn)：

（1）提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)保護(hù)，防止數(shù)據(jù)未經(jīng)授權(quán)的泄露和未被察覺的修改税朴；

（2）具有相當(dāng)高的復(fù)雜性回季，使得破譯的開銷超過可能獲得的利益，同時又要便于理解和掌握正林；

（3）DES密碼體制的安全性應(yīng)該不依賴于算法的保密泡一，其安全性僅以加密密鑰的保密為基礎(chǔ)；

（4）實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)觅廓，運(yùn)行有效鼻忠，并且適用于多種完全不同的應(yīng)用。

3.DES算法工作原理

DES算法的入口參數(shù)有三個：Key杈绸、Data帖蔓、Mode。其中Key為8個字節(jié)共64位瞳脓，是DES算法的工作密鑰塑娇；Data也為8個字節(jié)64位，是要被加密或被解密的數(shù)據(jù)劫侧；Mode為DES的工作方式钝吮，有兩種：加密或解密。

DES算法是這樣工作的：如Mode為加密板辽，則用Key?去把數(shù)據(jù)Data進(jìn)行加密奇瘦，?生成Data的密碼形式（64位）作為DES的輸出結(jié)果；如Mode為解密劲弦，則用Key去把密碼形式的數(shù)據(jù)Data解密耳标，還原為Data的明碼形式（64位）作為DES的輸出結(jié)果。在通信網(wǎng)絡(luò)的兩端邑跪，雙方約定一致的Key次坡，在通信的源點(diǎn)用Key對核心數(shù)據(jù)進(jìn)行DES加密呼猪，然后以密碼形式在公共通信網(wǎng)（如電話網(wǎng)）中傳輸?shù)酵ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)的終點(diǎn)，數(shù)據(jù)到達(dá)目的地后砸琅，用同樣的Key對密碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解密宋距，便再現(xiàn)了明碼形式的核心數(shù)據(jù)。這樣症脂，便保證了核心數(shù)據(jù)（如PIN谚赎、MAC等）在公共通信網(wǎng)中傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?/p>

通過定期在通信網(wǎng)絡(luò)的源端和目的端同時改用新的Key，便能更進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的保密性诱篷，這正是現(xiàn)在金融交易網(wǎng)絡(luò)的流行做法壶唤。

4.DES算法詳解

DES算法把64位的明文輸入塊變?yōu)?4位的密文輸出塊，它所使用的密鑰也是64位棕所，整個算法的主流程圖如下：

其功能是把輸入的64位數(shù)據(jù)塊按位重新組合闸盔，并把輸出分為L0、R0兩部分琳省，每部分各長32位迎吵，其置換規(guī)則見下表：

58,50,12,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,

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,

即將輸入的第58位換到第一位，第50位換到第2位针贬，…击费，依此類推，最后一位是原來的第7位坚踩。L0荡灾、R0則是換位輸出后的兩部分瓤狐，L0是輸出的左32位瞬铸，R0?是右32位，例：設(shè)置換前的輸入值為D1D2D3……D64础锐，則經(jīng)過初始置換后的結(jié)果為：L0=D58D50…D8嗓节；R0=D57D49…D7。

經(jīng)過16次迭代運(yùn)算后皆警。得到L16拦宣、R16，將此作為輸入信姓，進(jìn)行逆置換鸵隧，即得到密文輸出。逆置換正好是初始置的逆運(yùn)算意推，例如豆瘫，第1位經(jīng)過初始置換后，處于第40位菊值，而通過逆置換外驱，又將第40位換回到第1位育灸，其逆置換規(guī)則如下表所示：

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,

放大換位表

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,

單純換位表

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,

在f(Ri,Ki)算法描述圖中，S1,S2…S8為選擇函數(shù)昵宇，其功能是把6bit數(shù)據(jù)變?yōu)?bit數(shù)據(jù)磅崭。下面給出選擇函數(shù)Si(i=1,2……的功能表：

選擇函數(shù)Si

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,

在此以S1為例說明其功能，我們可以看到：在S1中瓦哎，共有4行數(shù)據(jù)砸喻，命名為0，1杭煎、2恩够、3行；每行有16列羡铲，命名為0蜂桶、1、2也切、3扑媚，……，14雷恃、15列疆股。

現(xiàn)設(shè)輸入為：?D＝D1D2D3D4D5D6

令：列＝D2D3D4D5

行＝D1D6

然后在S1表中查得對應(yīng)的數(shù)，以4位二進(jìn)制表示倒槐，此即為選擇函數(shù)S1的輸出旬痹。下面給出子密鑰Ki(48bit)的生成算法

從子密鑰Ki的生成算法描述圖中我們可以看到：初始Key值為64位，但DES算法規(guī)定讨越，其中第8两残、16、……64位是奇偶校驗(yàn)位把跨，不參與DES運(yùn)算人弓。故Key?實(shí)際可用位數(shù)便只有56位。即：經(jīng)過縮小選擇換位表1的變換后着逐，Key?的位數(shù)由64?位變成了56位崔赌，此56位分為C0、D0兩部分耸别，各28位健芭，然后分別進(jìn)行第1次循環(huán)左移，得到C1秀姐、D1慈迈，將C1（28位）、D1（28位）合并得到56位囊扳，再經(jīng)過縮小選擇換位2吩翻，從而便得到了密鑰K0（48位）兜看。依此類推，便可得到K1狭瞎、K2细移、……、K15熊锭，不過需要注意的是弧轧，16次循環(huán)左移對應(yīng)的左移位數(shù)要依據(jù)下述規(guī)則進(jìn)行：

循環(huán)左移位數(shù)

1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1

以上介紹了DES算法的加密過程。DES算法的解密過程是一樣的碗殷，區(qū)別僅僅在于第一次迭代時用子密鑰K15精绎，第二次K14锌妻、……代乃，最后一次用K0仿粹，算法本身并沒有任何變化。

5.參考文獻(xiàn)

https://www.cnblogs.com/chars/p/4984269.html

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