1、数据加密标准

• 设计要求：算法的安全性取决于密钥，不依赖于算法（因为算法是公开的）
• 现代大多数的对称分组密码也是基于Feistel密码结构

• 1977年1月15日正式发布，属于对合运算
• 第一个被公布出来的加密标准算法
• 综合使用了置换（P）、代替（S）和代数（异或⊕）等多种密码技术
• 安全使用10-15年，用于非机密的敏感数据加密，非军事场合
• 典型的Feistel结构，一共进行16轮迭代

2、分组密码原理

• 扩散：修改1位明文，密文要修改很多
• 混乱：密文和明文之间关系复杂
• 乘积密码：使用多个密码的强度大于单个强度

3、DES算法加密流程

• 生成16个48位子密钥
• 对64位明文初始化置换IP，打乱重排，分成左右各半
• 对R进行扩展置换E，E(R)，32位扩展到48位
• 进行S盒代换，对K⊕E(R)进行非线性变换，8个S盒，产生32位的混淆数据
• 置换P，扩散
• 逆初始化置换IP

4、DES算法的数学表示形式

5、Feistel密码

• 这是一条加密方案设计的通用原则，而并非特定的密码方案

6、子密钥产生过程

• 密钥分组长度：64位

  📍置换选择PC1

• 去掉8、16、24、32、40、48、56、64这8个奇偶校验位

  

• 打乱重排，形成左右各半28位（左C0，右D0）

• 有效密钥长度：56位

  • 循环左移位（不同轮数，左移位的数不同，循环移位表）

    

• 每轮子秘密钥长度：48位

  📍 置换选择PC2

• 选出48位子密钥，一般都会给出一个选择表

7、初始化置换IP

• 这个会直接给到一个表，直接对着将二进制的数据去做排列即可
• 经过置换IP之后，直接分左右各半L、R

8、DES加密函数f

• 是DES的核心
• 加密数据

• 数据处理宽度为32位

  📍选择运算E（扩展置换E）

  

• 32位扩展到48位

  • 扩展大概是追位规则（如下所示）

📍S盒代换（对E(R0)⊕K1进行）

📌属性

• 是DES唯一的非线性变换
• 是DES安全的关键
• 8个S盒

• 每个S盒有6个输入，4个输出，是一种非线性的压缩变换

  📌计算

• 首末2位组成的二进制转换十进制为行号，中间的4位组成的二进制转换十进制为列号，行列相交点的数（二进制）为输出

• 行号最大(11)，也就是0~3，4行；列号最大(1111)，也就是0~15，16行
• 每一行的数都是0~15不重复

题目

📍置换运算P

• 会给出一个表，直接在S1……S8进行排列，然后重新排序

  📌属性

• 是f函数的最后一个操作

• 把数据打乱重排

9、其他

• DES最后一轮是不需要做左右交换
• 逆初始置换IP-1可通过初始置换IP推算

  如果有简化的DES版本，其明文输入为8比特，初始置换表IP如下： IP：2 6 3 1 4 8 5 7 请给出其逆初始置换表。
  假设原文为：abcdefgh 经IP后M 1 ，变为：bfcadheg 逆初始置换与初始置换是互逆，即把M1重新变为M IP逆初始置换表：4 1 3 5 7 2 8 6

10、DES解密过程

• 对合运算，所以解密和加密算法相同
• 子密钥使用顺序倒序：K、K、……、K
• （换做是左边做相关操作运算）

11、DES的弱密钥与半弱密钥

📍弱密码

初始密钥被分成两部分，每部分都单独做移位。如果每一部分的每一位都是0或都是1，则每一圈的子密钥都相同。这样的密钥被称为弱密钥。

📌属性

• 存在4个弱密钥

📍半弱密钥

有些成对的密钥会将明文加密成相同的密文，即一对密钥中的一个能用来解密由另一个密钥加密的消息，这种密钥称作半弱密钥。

📌属性

• 至少有12个半弱密钥