DES演算法描述簡介

DES演算法描述簡介

1 簡介
   DES是Data Encryption Standard（資料加密標準）的縮寫。它是由IBM公司研製的一種密碼編譯演算法，美國國家標準局於1977年公布把它作為非機要部門使用的資料加密標準，二十年來，它一直活躍在國際保密通訊的舞台上，扮演了十分重要的角色[10]。
   DES是一個區塊編碼器演算法，他以64位為分組對資料加密。同時DES也是一個對稱演算法：加密和解密用的是同一個演算法。它的密匙長度是56位（因為每個第8 位都用作同位），密匙可以是任意的56位的數，而且可以任意時候改變。其中有極少量的數被認為是弱密匙，但是很容易避開他們。所以保密性依賴於密鑰。
2 演算法架構[11]：
   DES對64(bit)位的明文分組M進行操作，M經過一個初始置換IP置換成m0，將m0明文分成左半部分和右半部分m0=(L0,R0)，各32位長。然後進行16輪完全相同的運算，這些運算被稱為函數f，在運算過程中資料與密匙結合。經過16輪後，左，右半部分合在一起經過一個末置換，這樣就完成了[12]。
   在每一輪中，密匙位移位，然後再從密匙的56位中選出48位。通過一個擴充置換將資料的右半部分擴充成48位，並通過一個異或操作替代成新的32位元據，在將其置換換一次。這四步運算構成了函數f。然後，通過另一個異或運算，函數f的輸出與左半部分結合，其結果成為新的右半部分，原來的右半部分成為新的左半部分。將該操作重複16次，就實現了。具體圖4所示。

     

                                圖4　DES演算法框圖

3 DES解密
   在經過所有的代替、置換、異或盒迴圈之後，你也許認為解密演算法與密碼編譯演算法完全不同。恰恰相反，經過精心選擇的各種操作，獲得了一個非常有用的性質：加密和解密使用相同的演算法。
DES加密和解密唯一的不同是密匙的次序相反。如果各輪加密密匙分別是K1,K2,K3….K16那麼解密密匙就是K16,K15,K14…K1。
4 DES的幾種工作方式
  第一種電子密本方式（ECB）
    將明文分成n個64位元分組，如果明文長度不是64位元的倍數，則在明文末尾填充適當數目的規定符號。對明文組用給定的密鑰分別進行加密，行密文C=(C0,C1,……,Cn-1)其中Ci=DES(K,xi),i=0,1,…..,n-1。
  第二種密文分組連結方式（CBC）
    在CBC方式下，每個明文組xi在加密前與先一組密文按位模二加後，再送到DES加密，CBC方式克服了ECB方式報內組重的缺點，但由於明文組加密前與一組密文有關，因此前一組密文的錯誤會傳播到下一組。
  第三種密文反饋方式（CFB），可用於序列密碼
    明文X＝(x0,x1,……,xn-1)，其中xi由t個位元組成0
  第四種輸出反饋方式（OFB），可用於序列密碼
    與CFB唯一不同的是OFB是直接取DES輸出的t個位元，而不是取密文的t個位元，其餘都與CFB相同。但它取的是DES的輸出，所以它克服了CFB的密文錯誤傳播的缺點