des演算法流程圖

Ⅰ des演算法的主要流程

DES演算法把64位的明文輸入塊變為64位的密文輸出塊，它所使用的密鑰也是64位，整個演算法的主流程圖如下： 其功能是把輸入的64位數據塊按位重新組合，並把輸出分為L0、R0兩部分，每部分各長32位，其置換規則見下表：
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,
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，...，依此類推，最後一位是原來的第7位。L0、R0則是換位輸出後的兩部分，L0是輸出的左32位，R0 是右32位，例：設置換前的輸入值為D1D2D3......D64，則經過初始置換後的結果為：L0=D58D50...D8；R0=D57D49...D7。
經過16次迭代運算後。得到L16、R16，將此作為輸入，進行逆置換，即得到密文輸出。逆置換正好是初始置換的逆運算。例如，第1位經過初始置換後，處於第40位，而通過逆置換，又將第40位換回到第1位，其逆置換規則如下表所示：
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, 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, 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）演算法描述圖中，S1,S2...S8為選擇函數，其功能是把48bit數據變為32bit數據。下面給出選擇函數Si(i=1,2......8）的功能表：
選擇函數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，共有4行數據，命名為0，1、2、3行；每行有16列，命名為0、1、2、3，......，14、15列。
現設輸入為：D=D1D2D3D4D5D6
令：列=D2D3D4D5
行=D1D6
然後在S1表中查得對應的數，以4位二進製表示，此即為選擇函數S1的輸出。下面給出子密鑰Ki（48bit）的生成演算法 1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1
以上介紹了DES演算法的加密過程。DES演算法的解密過程是一樣的，區別僅僅在於第一次迭代時用子密鑰K15，第二次K14、......，最後一次用K0，演算法本身並沒有任何變化。

Ⅱ DES演算法實現

完成一個DES 演算法的 詳細設計 ,內容包括：

DES（Data Encryption Standard）是一種用於電子數據加密的對稱密鑰塊加密演算法 .它以64位為分組長度，64位一組的明文作為演算法的輸入，通過一系列復雜的操作，輸出同樣64位長度的密文。DES 同樣採用64位密鑰，但由於每8位中的最後1位用於奇偶校驗，實際有效密鑰長度為56位。密鑰可以是任意的56位的數，且可隨時改變。

DES 使用加密密鑰定義變換過程，因此演算法認為只有持有加密所用的密鑰的用戶才能解密密文。DES的兩個重要的安全特性是混淆和擴散。其中 混淆 是指通過密碼演算法使明文和密文以及密鑰的關系非常復雜，無法從數學上描述或者統計。 擴散 是指明文和密鑰中的每一位信息的變動，都會影響到密文中許多位信息的變動，從而隱藏統計上的特性，增加密碼的安全。

DES演算法的基本過程是換位和置換。如圖，有16個相同的處理階段，稱為輪。還有一個初始和最終的排列，稱為 IP 和 FP，它們是反向的 (IP 取消 FP 的作用，反之亦然)。

在主輪之前，塊被分成兩個32位的一半和交替處理；這種縱橫交錯的方案被稱為Feistel 方法。Feistel 結構確保了解密和加密是非常相似的過程——唯一的區別是在解密時子鍵的應用順序是相反的。其餘的演算法是相同的。這大大簡化了實現，特別是在硬體中，因為不需要單獨的加密和解密演算法。

符號表示異或（XOR）操作。Feistel 函數將半塊和一些鍵合在一起。然後，將Feistel 函數的輸出與塊的另一半組合在一起，在下一輪之前交換這一半。在最後一輪之後，兩隊交換了位置；這是 Feistel 結構的一個特性，使加密和解密過程類似。

IP 置換表指定64位塊上的輸入排列。其含義如下：輸出的第一個比特來自輸入的第58位;第二個位來自第50位，以此類推，最後一個位來自第7位輸入。

最後的排列是初始排列的倒數。

展開函數被解釋為初始排列和最終排列。注意，輸入的一些位在輸出時是重復的;輸入的第5位在輸出的第6位和第8位中都是重復的。因此，32位半塊被擴展到48位。

P排列打亂了32位半塊的位元。

表的「左」和「右」部分顯示了來自輸入鍵的哪些位構成了鍵調度狀態的左和右部分。輸入的64位中只有56位被選中；剩下的8（8、16、24、32、40、48、56、64）被指定作為奇偶校驗位使用。

這個排列從56位鍵調度狀態為每輪選擇48位的子鍵。

這個表列出了DES中使用的8個S-box，每個S-box用4位的輸出替換6位的輸入。給定一個6位輸入，通過使用外部的兩個位選擇行，以及使用內部的四個位選擇列，就可以找到4位輸出。例如，一個輸入「011011」有外部位「01」和內部位「1101」。第一行為「00」，第一列為「0000」，S-box S5對應的輸出為「1001」(=9)，即第二行第14列的值。

DES演算法的基本流程圖如下：

DES演算法是典型的對稱加密演算法，在輸入64比特明文數據後，通過輸入64比特密鑰和演算法的一系列加密步驟後，可以得到同樣為64比特的密文數據。反之，我們通過已知的密鑰，可以將密文數據轉換回明文。 我們將演算法分為了三大塊：IP置換、16次T迭代和IP逆置換 ，加密和解密過程分別如下：

實驗的設計模式是自頂向下的結構，用C語言去分別是先各個函數的功能，最後通過主函數將所有函數進行整合，讓演算法更加清晰客觀。

通過IP置換表，根據表中所示下標，找到相應位置進行置換。

對於16次 迭代，我們先將傳入的經過 IP 混淆過的64位明文的左右兩部分，分別為32位的 和32位的 。之後我們將 和 進行交換，得到作為IP逆置換的輸入：

，

子密鑰的生成，經歷下面一系列步驟：首先對於64位密鑰，進行置換選擇，因為將用戶輸入的64 位經歷壓縮變成了56位，所以我們將左面和右面的各28位進行循環位移。左右兩部分分別按下列規則做循環移位：當 ，循環左移1位；其餘情況循環左移2位。最後將得到的新的左右兩部分進行連接得到56位密鑰。

對半塊的 Feistel 操作分為以下五步：

如上二圖表明，在給出正確的密碼後，可以得到對應的明文。

若密碼錯誤，將解碼出錯誤答案。

【1】 Data Encryption Standard

【2】 DES演算法的詳細設計（簡單實現）

【3】 深入理解並實現DES演算法

【4】 DES演算法原理完整版

【5】 安全體系（一）—— DES演算法詳解

Ⅲ des加密演算法

des加密演算法如下：

一、DES加密演算法簡介

DES(Data Encryption Standard)是目前最為流行的加密演算法之一。DES是對稱的，也就是說它使用同一個密鑰來加密和解密數據。

DES還是一種分組加密演算法，該演算法每次處理固定長度的數據段，稱之為分組。DES分組的大小是64位，如果加密的數據長度不是64位的倍數，可以按照某種具體的規則來填充位。

從本質上來說，DES的安全性依賴於虛假表象，從密碼學的術語來講就是依賴於「混亂和擴散」的原則。混亂的目的是為隱藏任何明文同密文、或者密鑰之間的關系，而擴散的目的是使明文中的有效位和密鑰一起組成盡可能多的密文。兩者結合到一起就使得安全性變得相對較高。

DES演算法具體通過對明文進行一系列的排列和替換操作來將其加密。過程的關鍵就是從給定的初始密鑰中得到16個子密鑰的函數。要加密一組明文，每個子密鑰按照順序（1-16）以一系列的位操作施加於數據上，每個子密鑰一次，一共重復16次。每一次迭代稱之為一輪。要對密文進行解密可以採用同樣的步驟，只是子密鑰是按照逆向的順序（16-1）對密文進行處理。

Ⅳ 2.2 DES/3DES演算法 -- 演算法介紹

DES 演算法和 DESSede 演算法統稱DES系列演算法，是對稱加密演算法領域的經典加密演算法。 DESSede (又稱 3DES )使用三次迭代增加演算法安全性。DES演算法是眾多對稱加密演算法的基礎，很多演算法都是基於該演算法演變而來。

雖然DES被取代了，但是DES的CBC工作模式是基礎性的演算法和工作模型，有很強的意義，在遺留系統中也有一些使用的。

DES的演算法是採用分組加密工作模式，流程比較復雜，大致流程如下：

DES 和 3DES 適合一般加密性場景，當前大部分是遺留系統在使用，還有一部分可能是系統沒有支持 AES 等其他加密手段被迫使用。

JDK僅支持 56位的密鑰長度 （出口限制），對稱加密系列演算法的特點是：密鑰長度越高安全性越高，因此JDK本身自帶的 DES 和 3DES 演算法僅適合學術和一般場景使用，Bouncy Castle提供了64位密鑰長度的支持。

3DES 是對 DES 的一種改良演算法，針對 DES 演算法密鑰短，迭代次數少的缺點做了改進。但是 3DES 演算法速度慢，密鑰計算時間長，加密效率不高，實際使用也不多。

DES 的 3 大安全痛點：

Ⅳ DES 加密演算法是怎樣的一種演算法要通俗解釋..

1977年1月，美國政府頒布：採納IBM公司設計的方案作為非機密數據的正式數據加密標准（DES棗Data Encryption Standard）。

目前在國內，隨著三金工程尤其是金卡工程的啟動，DES演算法在POS、ATM、磁卡及智能卡（IC卡）、加油站、高速公路收費站等領域被廣泛應用，以此來實現關鍵數據的保密，如信用卡持卡人的PIN的加密傳輸，IC卡與POS間的雙向認證、金融交易數據包的MAC校驗等，均用到DES演算法。
DES演算法的入口參數有三個：Key、Data、Mode。其中Key為8個位元組共64位，是DES演算法的工作密鑰；Data也為8個位元組64位，是要被加密或被解密的數據；Mode為DES的工作方式，有兩種：加密或解密。
DES演算法是這樣工作的：如Mode為加密，則用Key 去把數據Data進行加密， 生成Data的密碼形式（64位）作為DES的輸出結果；如Mode為解密，則用Key去把密碼形式的數據Data解密，還原為Data的明碼形式（64位）作為DES的輸出結果。在通信網路的兩端，雙方約定一致的Key，在通信的源點用Key對核心數據進行DES加密，然後以密碼形式在公共通信網（如電話網）中傳輸到通信網路的終點，數據到達目的地後，用同樣的Key對密碼數據進行解密，便再現了明碼形式的核心數據。這樣，便保證了核心數據（如PIN、MAC等）在公共通信網中傳輸的安全性和可靠性。
通過定期在通信網路的源端和目的端同時改用新的Key，便能更進一步提高數據的保密性，這正是現在金融交易網路的流行做法。

DES演算法詳述
DES演算法把64位的明文輸入塊變為64位的密文輸出塊，它所使用的密鑰也是64位，整個演算法的主流程圖如下：

其功能是把輸入的64位數據塊按位重新組合，並把輸出分為L0、R0兩部分，每部分各長32位，其置換規則見下表：
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，...，依此類推，最後一位是原來的第7位。L0、R0則是換位輸出後的兩部分，L0是輸出的左32位，R0 是右32位，例：設置換前的輸入值為D1D2D3......D64，則經過初始置換後的結果為：L0=D58D50...D8；R0=D57D49...D7。
經過16次迭代運算後。得到L16、R16，將此作為輸入，進行逆置換，即得到密文輸出。逆置換正好是初始置的逆運算，例如，第1位經過初始置換後，處於第40位，而通過逆置換，又將第40位換回到第1位，其逆置換規則如下表所示：
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)演算法描述圖中，S1,S2...S8為選擇函數，其功能是把6bit數據變為4bit數據。下面給出選擇函數Si(i=1,2......8)的功能表：
選擇函數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，共有4行數據，命名為0，1、2、3行；每行有16列，命名為0、1、2、3，......，14、15列。
現設輸入為： D＝D1D2D3D4D5D6
令：列＝D2D3D4D5
行＝D1D6
然後在S1表中查得對應的數，以4位二進製表示，此即為選擇函數S1的輸出。下面給出子密鑰Ki(48bit)的生成演算法
從子密鑰Ki的生成演算法描述圖中我們可以看到：初始Key值為64位，但DES演算法規定，其中第8、16、......64位是奇偶校驗位，不參與DES運算。故Key 實際可用位數便只有56位。即：經過縮小選擇換位表1的變換後，Key 的位數由64 位變成了56位，此56位分為C0、D0兩部分，各28位，然後分別進行第1次循環左移，得到C1、D1，將C1（28位）、D1（28位）合並得到56位，再經過縮小選擇換位2，從而便得到了密鑰K0（48位）。依此類推，便可得到K1、K2、......、K15，不過需要注意的是，16次循環左移對應的左移位數要依據下述規則進行：
循環左移位數
1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1
以上介紹了DES演算法的加密過程。DES演算法的解密過程是一樣的，區別僅僅在於第一次迭代時用子密鑰K15，第二次K14、......，最後一次用K0，演算法本身並沒有任何變化。

Ⅵ 求教des演算法的詳細過程

des演算法的詳細過程：
1-1、變換密鑰
取得64位的密鑰，每個第8位作為奇偶校驗位。
1-2、變換密鑰。
1-2-1、舍棄64位密鑰中的奇偶校驗位，根據下表（PC-1）進行密鑰變換得到56位的密鑰，在變換中，奇偶校驗位以被舍棄。
Permuted Choice 1 (PC-1)
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
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
1-2-2、將變換後的密鑰分為兩個部分，開始的28位稱為C[0]，最後的28位稱為D[0]。
1-2-3、生成16個子密鑰，初始I=1。
1-2-3-1、同時將C[I]、D[I]左移1位或2位，根據I值決定左移的位數。見下表
I： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
左移位數： 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1
1-2-3-2、將C[I]D[I]作為一個整體按下表（PC-2）變換，得到48位的K[I]
Permuted Choice 2 (PC-2)
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
1-2-3-3、從1-2-3-1處循環執行，直到K[16]被計算完成。
2、處理64位的數據
2-1、取得64位的數據，如果數據長度不足64位，應該將其擴展為64位（例如補零）
2-2、將64位數據按下表變換（IP）
Initial Permutation (IP)
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
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
2-3、將變換後的數據分為兩部分，開始的32位稱為L[0]，最後的32位稱為R[0]。
2-4、用16個子密鑰加密數據，初始I=1。
2-4-1、將32位的R[I-1]按下表（E）擴展為48位的E[I-1]
Expansion (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
2-4-2、異或E[I-1]和K[I]，即E[I-1] XOR K[I]
2-4-3、將異或後的結果分為8個6位長的部分，第1位到第6位稱為B[1]，第7位到第12位稱為B[2]，依此類推，第43位到第48位稱為B[8]。
2-4-4、按S表變換所有的B[J]，初始J=1。所有在S表的值都被當作4位長度處理。
2-4-4-1、將B[J]的第1位和第6位組合為一個2位長度的變數M，M作為在S[J]中的行號。
2-4-4-2、將B[J]的第2位到第5位組合，作為一個4位長度的變數N，N作為在S[J]中的列號。
2-4-4-3、用S[J][M][N]來取代B[J]。
Substitution Box 1 (S[1])
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
S[2]
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
S[3]
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
S[4]
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
S[5]
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
S[6]
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
S[7]
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
S[8]
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
2-4-4-4、從2-4-4-1處循環執行，直到B[8]被替代完成。
2-4-4-5、將B[1]到B[8]組合，按下表（P）變換，得到P。
Permutation P
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
2-4-6、異或P和L[I-1]結果放在R[I]，即R[I]=P XOR L[I-1]。
2-4-7、L[I]=R[I-1]
2-4-8、從2-4-1處開始循環執行，直到K[16]被變換完成。
2-4-5、組合變換後的R[16]L[16]（注意：R作為開始的32位），按下表（IP-1）變換得到最後的結果。
Final Permutation (IP**-1)
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
以上就是DES演算法的描述。

Ⅶ 對稱加密演算法之DES介紹

DES (Data Encryption Standard)是分組對稱密碼演算法。

DES演算法利用 多次組合替代演算法 和 換位演算法 ，分散和錯亂的相互作用，把明文編製成密碼強度很高的密文，它的加密和解密用的是同一演算法。

DES演算法，是一種 乘積密碼 ，其在演算法結構上主要採用了 置換 、 代替 、 模二相加 等函數，通過 輪函數 迭代的方式來進行計算和工作。

DES演算法也會使用到數據置換技術，主要有初始置換 IP 和逆初始置換 IP^-1 兩種類型。DES演算法使用置換運算的目的是將原始明文的所有格式及所有數據全部打亂重排。而在輪加密函數中，即將數據全部打亂重排，同時在數據格式方面，將原有的32位數據格式，擴展成為48位數據格式，目的是為了滿足S盒組對數據長度和數據格式規范的要求。

一組數據信息經過一系列的非線性變換以後，很難從中推導出其計算的過程和使用的非線性組合；但是如果這組數據信息使用的是線性變換，計算就容易的多。在DES演算法中，屬於非線性變換的計算過程只有S盒，其餘的數據計算和變換都是屬於線性變換，所以DES演算法安全的關鍵在於S盒的安全強度。此外，S盒和置換IP相互配合，形成了很強的抗差分攻擊和抗線性攻擊能力，其中抗差分攻擊能力更強一些。

DES演算法是一種分組加密機制，將明文分成N個組，然後對各個組進行加密，形成各自的密文，最後把所有的分組密文進行合並，形成最終的密文。

DES加密是對每個分組進行加密，所以輸入的參數為分組明文和密鑰，明文分組需要置換和迭代，密鑰也需要置換和循環移位。在初始置換IP中，根據一張8*8的置換表，將64位的明文打亂、打雜，從而提高加密的強度；再經過16次的迭代運算，在這些迭代運算中，要運用到子密鑰；每組形成的初始密文，再次經過初始逆置換 IP^-1 ，它是初始置換的逆運算，最後得到分組的最終密文。

圖2右半部分，給出了作用56比特密鑰的過程。DES演算法的加密密鑰是64比特，但是由於密鑰的第n*8(n=1,2…8)是校驗(保證含有奇數個1)，因此實際參與加密的的密鑰只有 56比特 。開始時，密鑰經過一個置換，然後經過循環左移和另一個置換分別得到子密鑰ki，供每一輪的迭代加密使用。每輪的置換函數都一樣，但是由於密鑰位的重復迭代使得子密鑰互不相同。

DES演算法 利用多次組合替代演算法和換位演算法，分散和錯亂的相互作用，把明文編製成密碼強度很高的密文，它的加密和解密用的是同一演算法。

DES演算法詳述：DES對64位明文分組(密鑰56bit)進行操作。

1、 初始置換函數IP：64位明文分組x經過一個初始置換函數IP，產生64位的輸出x0，再將分組x0分成左半部分L0和右半部分R0：即將輸入的第58位換到第一位，第50位換到第2位，…，依次類推，最後一位是原來的第7位。L0、R0則是換位輸出後的兩部分，L0是輸出的左32位，R0是右32位。例，設置換前的輸入值為D1D2D3…D64，則經過初始置換後的結果為：L0=D58D50…D8；R0=D57D49…D7.其置換規則如表1所示。

DES加密過程最後的逆置換 IP^-1 ，是表1的 逆過程 。就是把原來的每一位都恢復過去，即把第1位的數據，放回到第58位，把第2位的數據，放回到第50位。

2、 獲取子密鑰 Ki ：DES加密演算法的密鑰長度為56位，一般表示為64位(每個第8位用於奇偶校驗)，將用戶提供的64位初始密鑰經過一系列的處理得到K1,K2,…,K16，分別作為 1~16 輪運算的 16個子密鑰 。

(1). 將64位密鑰去掉8個校驗位，用密鑰置換 PC-1 (表2)置換剩下的56位密鑰；

(2). 將56位分成前28位C0和後28位D0，即 PC-1(K56)=C0D0 ;

(3). 根據輪數，這兩部分分別循環左移1位或2位，表3：

(4). 移動後，將兩部分合並成56位後通過壓縮置換PC-2(表4)後得到48位子密鑰，即Ki=PC-2(CiDi).

子密鑰產生如圖2所示：

3、 密碼函數F(非線性的)

(1). 函數F的操作步驟：密碼函數F 的輸入是32比特數據和48比特的子密鑰：
A．擴展置換(E):將數據的右半部分Ri從32位擴展為48位。位選擇函數(也稱E盒)，如表5所示：

B．異或：擴展後的48位輸出E(Ri)與壓縮後的48位密鑰Ki作異或運算；

C．S盒替代：將異或得到的48位結果分成八個6位的塊，每一塊通過對應的一個S盒產生一個4位的輸出。

(2)、D、P盒置換：將八個S盒的輸出連在一起生成一個32位的輸出，輸出結果再通過置換P產生一個32位的輸出即：F(Ri,Ki)，F(Ri,Ki)演算法描述如圖3，最後，將P盒置換的結果與最初的64位分組的左半部分異或，然後，左、右半部分交換，開始下一輪計算。

4、密文輸出：經過16次迭代運算後，得到L16、R16，將此作為輸入，進行逆置換，即得到密文輸出。逆置換正好是初始置的逆運算。例如，第1位經過初始置換後，處於第40位，而通過逆置換，又將第40位換回到第1位，其逆置換規則如表8所示：

圖4為DES演算法加密原理圖：

DES演算法加密和解密過程採用相同的演算法，並採用相同的加密密鑰和解密密鑰，兩者的區別是：(1)、DES加密是從L0、R0到L15、R15進行變換，而解密時是從L15、R15到L0、R0進行變換的；(2)、加密時各輪的加密密鑰為K0K1…K15，而解密時各輪的解密密鑰為K15K14…K0；(3)、加密時密鑰循環左移，解密時密鑰循環右移。

DES加密過程分析：

(1)、首先要生成64位密鑰，這64位的密鑰經過「子密鑰演算法」換轉後，將得到總共16個子密鑰。將這些子密鑰標識為Kn(n=1,2,…,16)。這些子密鑰主要用於總共十六次的加密迭代過程中的加密工具。

(2)、其次要將明文信息按64位數據格式為一組，對所有明文信息進行分組處理。每一段的64位明文都要經過初試置換IP，置換的目的是將數據信息全部打亂重排。然後將打亂的數據分為左右兩塊，左邊一塊共32位為一組，標識為L0；右邊一塊也是32位為一組，標識為R0.

(3)、置換後的數據塊總共要進行總共十六次的加密迭代過程。加密迭代主要由加密函數f來實現。首先使用子密鑰K1對右邊32位的R0進行加密處理，得到的結果也是32位的；然後再將這個32位的結果數據與左邊32位的L0進行模2處理，從而再次得到一個32位的數據組。我們將最終得到的這個32位組數據，作為第二次加密迭代的L1，往後的每一次迭代過程都與上述過程相同。

(4)、在結束了最後一輪加密迭代之後，會產生一個64位的數據信息組，然後我們將這個64位數據信息組按原有的數據排列順序平均分為左右兩等分，然後將左右兩等分的部分進行位置調換，即原來左等分的數據整體位移至右側，而原來右等分的數據則整體位移至左側，這樣經過合並後的數據將再次經過逆初始置換IP^-1的計算，我們最終將得到一組64位的密文。

DES解密過程分析：DES的解密過程與它的加密過程是一樣的，這是由於DES演算法本身屬於對稱密碼體制演算法，其加密和解密的過程可以共用同一個過程和運算。

DES加密函數f：在DES演算法中，要將64位的明文順利加密輸出成64位的密文，而完成這項任務的核心部分就是加密函數f。加密函數f的主要作用是在第m次的加密迭代中使用子密鑰Km對Km-1進行加密操作。加密函數f在加密過程中總共需要運行16輪。

十六輪迭代演算法：它先將經過置換後的明文分成兩組，每組32位；同時密鑰也被分成了兩組，每組28位，兩組密鑰經過運算，再聯合成一個48位的密鑰，參與到明文加密的運算當中。S盒子，它由8個4*16的矩陣構成，每一行放著0到15的數據，順序各個不同，是由IBM公司設計好的。經過異或運算的明文，是一個48位的數據，在送入到S盒子的時候，被分成了8份，每份6位，每一份經過一個S盒子，經過運算後輸出為4位，即是一個0到15的數字的二進製表示形式。具體運算過程為，將輸入的6位中的第1位為第6位合並成一個二進制數，表示行號，其餘4位也合並成一個二進制數，表示列號。在當前S盒子中，以這個行號和列號為准，取出相應的數，並以二進制的形式表示，輸出，即得到4位的輸出，8個S盒子共計32位。

DES演算法優缺點：

(1)、產生密鑰簡單，但密鑰必須高度保密，因而難以做到一次一密；

(2)、DES的安全性依賴於密鑰的保密。攻擊破解DES演算法的一個主要方法是通過密鑰搜索，使用運算速度非常高的計算機通過排列組合枚舉的方式不斷嘗試各種可能的密鑰，直到破解為止。一般，DES演算法使用56位長的密鑰，通過簡單計算可知所有可能的密鑰數量最多是2^56個。隨著巨型計算機運算速度的不斷提高，DES演算法的安全性也將隨之下降，然而在一般的民用商業場合，DES的安全性仍是足夠可信賴的。

(3)、DES演算法加密解密速度比較快，密鑰比較短，加密效率很高但通信雙方都要保持密鑰的秘密性，為了安全還需要經常更換DES密鑰。

參考鏈接 ： https://blog.csdn.net/fengbingchun/article/details/42273257