Шифрование DES - теория и практика (стр. 2 из 5)

· второй, третий, четвертый и пятый биты последовательности B задают номер колонки l

· результат преобразования выбирается из строки k и колонки l.

Предположим, что B=011011. Тогда S(1)(B)=0101. Действительно, k=1, l=13. В колонке 13 строки 1 задано значение 5, которое и является значением функции S(1)(011011).

Функция перестановки бит P(L), также используемая для определения функции шифрования, задается значениями, приведенными в таблице 5. В последовательности L 32 перестанавливается так, чтобы бит 16 стал первым битом, бит 7 - вторым и т.д.

"Функция перестановки 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

Чтобы завершить описание алгоритма шифрования данных, осталось привести алгоритм получение ключей K(i), i=1,2,...,16, размерностью в 48 бит. Ключи K(i) определяются по 64-битовому ключу шифра как это показано.

В начале над ключом шифра выполняется операция B, которая сводится к выбору определенных бит и их перестановке, как это показано выше. Причем, первые четыре строки определяют, как выбираются биты последовательности C(0) (первым битом C(0) будет бит 57 бит ключа шифра, затем бит 49 и т.д., а последними битами биты 44 и 36 ключа шифра), а следующие четыре строки - как выбираются биты последовательности D(0) (т.е. последовательность D(0) будем стоять из битов 63,55,...,12, 4 ключа шифра).

"Функция перестановки и выбора последовательности B"(ключа)

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

Как видно из таблицы, для генерации последовательностей C(0) и D(0) не используются биты 8,16,25,32,40,48,56 и 64 ключа шифра. Эти биты не влияют на шифрование и могут служить для других целей (например, для контроля по четности). Таким образом, в действительности ключ шифра является 56-битовым. После определения C(0) и D(0) рекурсивно определяются C(i) и D(i), i=1,2,...,16. Для этого применяются операции сдвига влево на один или два бита в зависимости от номера шага итерации, как это показано в таблицей 7. Операции сдвига выполняются для последовательностей C(i) и D(i) независимо. Например, последовательность C(3) получается, посредством сдвига влево на две позиции последовательности C(2), а последовательность D(3) - посредством сдвига влево на две позиции последовательности D(2). Следует иметь в виду, что выполняется циклический сдвиг влево. Например, единичный сдвиг влево последовательности C(i) приведет к тому, что первый бит C(i) станет последним и последовательность бит будет следующая: 2,3,..., 28,1.

"Функция сдвига Si"

Этап	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
Число	1	1	2	2	2	2	2	2	1	2	2	2	2	2	2	1

Ключ K(i), определяемый на каждом шаге итерации, есть результат выбора определенных бит из 56-битовой последовательности C(i)D(i) и их перестановки. Другими словами, K(i) = K(C(i)D(i)), где функция K определяется данными, приведенными в таблице.

"Функция перестановки и выбора K"(перестановка со сжатием)

После сдвига выбирается 48 из 56. Так как при этом не только выбирается подмножество битов, но и изменяется их порядок, эта операция называется перестановка со сжатием. Её результатом является набор из 48 битов.

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

Как следует из таблицы первый бит K(i) - это бит 14 последовательности C(i)D(i), второй - бит 17, последний - бит 32.

Пример

Шифруемое сообщение – шифровка = 11111000 11101000 11110100 11110000 1110111011100010 11101010 11100000

Ключ шифрования 12345678 = 00110001 00110010 00110011 00110100 00110101 0011011000110111 00111000

Шаг 1 Начальная перестановка

Входная последовательность

1111100011101000111101001111000011101110111000101110101011100000 - согласно таблице начальной перестановки перестанавливаем биты в сообщении.

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

Полученная последовательность1111111100001101000101000000000011111111111111110101001101110000

Шаг 2 Получение последовательности L(0) и R(0)

Делим полученную последовательность согласно таблицам.

Последовательности получаются путём деления блока в 64 бита на 2 равных части.

L(0) перестановка

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32

L(0) последовательностьполученная 11111111000011010001010000000000

R(0) перестановка

33	34	35	36	37	38	39	40	41	42	43	44	45	46	47	48
49	50	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60	61	62	63	64

R(0) последовательностьполученная 11111111111111110101001101110000

Шаг 3 Функция выбора и перестановки последовательности В (преобразование ключа шифрования)

Входная последовательность

0011000100110010001100110011010000110101001101100011011100111000

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

Полученная последовательность 00000000000000001111111111110110011001111000100000001111

Шаг 4 Получение последовательностей C(0) D(0)

Полученную последовательность(ключа) делим на две согласно таблицам.

C(0)

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28

Последовательность C(0) = 0000000000000000111111111111

D(0)

29	30	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40	41	42
43	44	45	46	47	48	49	50	51	52	53	54	55	56

Последовательность D(0) = 0110011001111000100000001111

Шаг 5 получение последовательности C(i)

По таблице сдвигаем биты в последовательностях

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
1	1	2	2	2	2	2	2	1	2	2	2	2	2	2	1

C(0) = 0000000000000000111111111111