DES算法及其在VC++6.0下的实现(下)
作者：
在中主要介绍了DES算法的基本原理，下面让我们继续：
二．子密钥的生成
64比特的密钥生成16个48比特的子密钥。其生成过程见图：
子密钥生成过程具体解释如下：
64比特的密钥K，经过PC-1后，生成56比特的串。其下标如表所示：
| 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 |
该比特串分为长度相等的比特串C0和D0。然后C0和D0分别循环左移1位，得到C1和D1。C1和D1合并起来生成C1D1。C1D1经过PC-2变换后即生成48比特的K1。K1的下标列表为：
| 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 |
C1、D1分别循环左移LS2位，再合并，经过PC-2，生成子密钥K2……依次类推直至生成子密钥K16。
注意：Lsi (I =1,2,….16)的数值是不同的。具体见下表：
| 迭代顺序 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
| 左移位数 |
1 |
1 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
1 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
1 |
生成子密钥的VC程序源代码如下：
for(i=1;i<57;i++)//输入64位K，经过PC-1变为56位 k0[i]=k[PC_1[i-1]];
56位的K0，均分为28位的C0，D0。C0，D0生成K1和C1，D1。以下几次迭代
方法相同，仅以生成K8为例。
for(i=1;i<27;i++)//循环左移两位
{
C8[i]=C7[i+2];
D8[i]=D7[i+2];
}
C8[27]=C7[1];
D8[27]=D7[1];
C8[28]=C7[2];
D8[28]=D7[2];
for(i=1;i<=28;i++)
{
C[i]=C8[i];
C[i+28]=D8[i];
}
for(i=1;i<=48;i++)
K8[i]=C[PC_2[i-1]];//生成子密钥k8
注意：生成的子密钥不同，所需循环左移的位数也不同。源程序中以生成子密钥 K8为例，所以循环左移了两位。但在编程中，生成不同的子密钥应以Lsi表为准。
三．解密
DES的解密过程和DES的加密过程完全类似，只不过将16圈的子密钥序列K1，K2……K16的顺序倒过来。即第一圈用第16个子密钥K16，第二圈用K15，其余类推。
第一圈：
加密后的结果
L=R15, R=L15⊕f(R15,K16)⊕f(R15,K16)=L15
同理R15=L14⊕f(R14,K15), L15=R14。
同理类推：
得 L=R0, R=L0。
其程序源代码与加密相同。在此就不重写。
四．示例
例如：已知明文m=learning, 密钥 k=computer。
明文m的ASCII二进制表示：
m= 01101100 01100101 01100001 01110010
01101110 01101001 01101110 01100111
密钥k的ASCII二进制表示：
k=01100011 01101111 01101101 01110000
01110101 01110100 01100101 01110010
明文m经过IP置换后，得：
11111111 00001000 11010011 10100110 00000000 11111111 01110001 11011000
等分为左右两段：
L0=11111111 00001000 11010011 10100110 R0=00000000 11111111 01110001 11011000
经过16次迭代后，所得结果为：
L1=00000000 11111111 01110001 11011000 R1=00110101 00110001 00111011 10100101
L2=00110101 00110001 00111011 10100101 R2=00010111 11100010 10111010 10000111
L3=00010111 11100010 10111010 10000111 R3=00111110 10110001 00001011 10000100
L4=00111110101100010000101110000100 R4=11110111110101111111101000111110
L5=11110111110101111111101000111110 R5=10010110011001110100111111100101
L6=10010110011001110100111111100101 R6=11001011001010000101110110100111
L7=11001011001010000101110110100111 R7=01100011110011101000111011011001
L8=01100011110011101000111011011001 R8=01001011110100001111001000000100
L9=01001011110100001111001000000100 R9=00011101001101111010111011100001
L10=00011101001101111010111011100001 R10=11101110111110111111010100000101
L11=11101110111110111111010100000101 R11=01101101111011011110010111111000
L12=01101101111011011110010111111000 R12=11111101110011100111000110110111
L13=11111101110011100111000110110111 R13=11100111111001011010101000000100
L14=11100111111001011010101000000100 R14=00011110010010011011100001100001
L15=00011110010010011011100001100001 R15=01010000111001001101110110100011
L16=01010000111001001101110110100011 R16=01111101101010000100110001100001
其中，f函数的结果为：
f1=11001010001110011110100000000011 f2=00010111000111011100101101011111
f3=00001011100000000011000000100001 f4=11100000001101010100000010111001
f5=10101000110101100100010001100001 f6=00111100111111111010011110011001
f7=11110101101010011100000100111100 f8=10000000111110001010111110100011
f9=01111110111110010010000000111000 f10=10100101001010110000011100000001
f11=01110000110110100100101100011001 f12=00010011001101011000010010110010
f13=10001010000010000100111111111100 f14=11100011100001111100100111010110
f15=10110111000000010111011110100111 f16=01100011111000011111010000000000
16个子密钥为：
K1=11110000101111101110111011010000 K2=11100000101111101111011010010101
K3=11110100111111100111011000101000 K4=11100110111101110111001000011010
K5=11101110110101110111011100100110 K6=11101111110100110101101110001011
K7=00101111110100111111101111100110 K8=10111111010110011101101101010000
K9=00011111010110111101101101000100 K10=00111111011110011101110100001001
K11=00011111011011011100110101101000 K12=01011011011011011011110100001010
K13=11011101101011011010110110001111 K14=11010011101011101010111110000000
K15=11111001101111101010011011010011 K16=11110001101111100010111000000001
S盒中，16次运算时，每次的8 个结果为：
第一次：5，11，4，1，0，3，13，9；
第二次：7，13，15，8，12，12，13，1；
第三次：8，0，0，4，8，1，9，12；
第四次：0，7，4，1，7，6，12，4；
第五次：8，1，0，11，5，0，14，14；
第六次：14，12，13，2，7，15，14，10；
第七次：12，15，15，1，9，14，0，4；
第八次：15，8，8，3，2，3，14，5；
第九次：8，14，5，2，1，15，5，12；
第十次：2，8，13，1，9，2，10，2；
第十一次：10，15，8，2，1，12，12，3；
第十二次：5，4，4，0，14，10，7，4；
第十三次：2，13，10，9，2，4，3，13；
第十四次：13，7，14，9，15，0，1，3；
第十五次：3，1，15，5，11，9，11，4；
第十六次：12，3，4，6，9，3，3，0；
子密钥生成过程中，生成的数值为：
C0=0000000011111111111111111011 D0=1000001101110110000001101000
C1=0000000111111111111111110110 D1=0000011011101100000011010001
C2=0000001111111111111111101100 D2=0000110111011000000110100010
C3=0000111111111111111110110000 D3=0011011101100000011010001000
C4=0011111111111111111011000000 D4=1101110110000001101000100000
C5=1111111111111111101100000000 D5=0111011000000110100010000011
C6=1111111111111110110000000011 D6=1101100000011010001000001101
C7=1111111111111011000000001111 D7=0110000001101000100000110111
C8=1111111111101100000000111111 D8=1000000110100010000011011101
C9=1111111111011000000001111111 D9=0000001101000100000110111011
C10=1111111101100000000111111111 D10=0000110100010000011011101100
C11=1111110110000000011111111111 D11=0011010001000001101110110000
C12=1111011000000001111111111111 D12=1101000100000110111011000000
C13=1101100000000111111111111111 D13=0100010000011011101100000011
C14=0110000000011111111111111111 D14=0001000001101110110000001101
C15=1000000001111111111111111101 D15=0100000110111011000000110100
C16=0000000011111111111111111011 D16=1000001101110110000001101000
解密过程与加密过程相反，所得的数据的顺序恰好相反。在此就不赘述。
参考书目：
《计算机系统安全》 重庆出版社 卢开澄等编著
《计算机密码应用基础》 科学出版社 朱文余等编著
《Visual C++ 6.0 编程实例与技巧》 机械工业出版社 王华等编著
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谢谢! ( simon_2008 发表于 2006-7-4 12:40:00)
K9:0x1f5bdb 449554
0001 1111 0101 1011 1101 1011
0100 0100 1001 0101 0101 0100
K10:0x3f79dd 9a4ec
0011 1111 0111 1001 1101 1101
0000 1001 1010 0100 1110 1100
K11:0x1f6dcd 68dc81
0001 1111 0110 1101 1100 1101
0110 1000 1101 1100 1000 0001
K12:0x5b6dbd 0a443f
0101 1011 0110 1101 1011 1101
0000 1010 0100 0100 0011 1111
K13:0xddadad 8f5980
1101 1101 1010 1101 1010 1101
1000 1111 0101 1001 1000 0000
K14:0xd3aeaf 804371
1101 0011 1010 1110 1010 1111
1000 0000 0100 0011 0111 0001
K15:0xf9bea6 d38a04
1111 1001 1011 1110 1010 0110
1101 0011 1000 1010 0000 0100
K16:0xf1be2e 01825e
1111 0001 1011 1110 0010 1110
0000 0001 1000 0010 0101 1110 ( imflying 发表于 2005-5-6 21:47:00)
接着,我想补完本文的K子密钥,应该是48bit,本文是32
K1:0xf0beee d00798
1111 0000 1011 1110 1110 1110
1101 0000 0000 0111 1001 1000
k2:0xe0bef6 95b484
1110 0000 1011 1110 1111 0110
1001 0101 1011 0100 1000 0100
k3:f4fe76 2806e5
1111 0100 1111 1110 0111 0110
0010 1000 0000 0110 1110 0101
K4:0xe6f772 1ae887
1110 0110 1111 0111 0111 0010
0001 1010 1110 1000 1000 0111
K5:0xeed777 264591
1110 1110 1101 0111 0111 0111
0010 0110 0100 0101 1001 0001
K6:0xefd35b 8b2143
1110 1111 1101 0011 0101 1011
1000 1011 0010 0001 0100 0011
K7:0x2fd3fb e6c300
0010 1111 1101 0011 1111 1011
1110 0110 1100 0011 0000 0000
K8:0xbf59db 50074e
1011 1111 0101 1001 1101 1011
0101 0000 0000 0111 0100 1110
( imflying 发表于 2005-5-6 21:47:00)
首先...如果觉得自己的程序没有错误,但仍然得不到正确结果的朋友们,请检查下置换表,S盒有没有输入正确,
如本文的E表最后一个元素就是应该1而不是31 ( imflying 发表于 2005-5-6 21:47:00)
能不能重新把子密钥写一下,原来的写错了吧,应该是48.
我在拿您的例子调试程序,拜托了!! ( jjaing 发表于 2004-3-14 18:41:00)
我有两个问题请大家解答。
1汉字为何不能加密。
2向大型机移植时需要注意什么？
谢谢！ ( monge701 发表于 2003-12-17 14:44:00)
字密钥应该是48位
( Qthinker 发表于 2003-10-16 19:44:00)
写得很具体，为作者的贡献精神感动 ( tjq_tang1 发表于 2003-4-4 15:55:00)
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