Дополнительные материалы DES

редактировать

В этой статье подробно описаны различные таблицы , на которые есть ссылки в Стандарте шифрования данных (DES) блочный шифр.

Все биты и байты в этом документе расположены в порядке big endian. То есть бит номер 1 всегда является самым старшим битом.

Содержание

1 Начальная перестановка (IP)
2 Конечная перестановка (IP)
3 Функция расширения (E)
4 Перестановка (P)
5 Перестановка выбора 1 (PC-1)
6 Переставленный вариант 2 (PC-2)
7 Блоки подстановки (S-блоки)
8 Генерация ключа
- 8.1 Отбрасывание битов четности
- 8.2 Чередование битов
- 8.3 Сжатие ключа
9 Ссылки
10 Внешние ссылки

Начальная перестановка (IP)

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

Эта таблица определяет входную перестановку в 64-битном блоке. Смысл в следующем: первый бит вывода берется из 58-го бита ввода; второй бит из 50-го бита и так далее, причем последний бит вывода берется из 7-го бита ввода.

Эта информация представлена в виде таблицы для простоты представления; это вектор, а не матрица.

Конечная перестановка (IP)

IP
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

Конечная перестановка инверсия начальной перестановки; таблица интерпретируется аналогично.

Функция расширения (E)

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

Функция расширения интерпретируется как для начальной и конечной перестановок. Обратите внимание, что некоторые биты из входа дублируются на выходе; например пятый бит ввода дублируется как в шестом, так и в восьмом битах вывода. Таким образом, 32-битный полублок расширяется до 48 бит.

Перестановка (P)

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

Перестановка P перемешивает биты 32-битного полублока.

Переставленный вариант 1 (ПК-1)

ПК-1

Левый
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

Правый
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

«Левая» и «правая» половины таблицы показывают, какие биты из входного ключа формируют левую и правую секции состояния ключевого расписания. Обратите внимание, что выбраны только 56 бит из 64 битов ввода; оставшиеся восемь (8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 64) были указаны для использования как биты четности.

Переставленный выбор 2 (ПК-2)

ПК-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

Эта перестановка выбирает 48-битный подключ для каждого раунда из 56-битного состояния расписания ключей. Эта перестановка игнорирует 8 битов ниже:

Переставленный вариант 2 «PC-2» Игнорируемые биты 9,18,22,25,35,38,43,54.

Блоки замены (S-блоки)

S-блоки

S1	x0000x	x0001x	x0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	x1000x	x1001x	x1010x	x1011x	x1100x	x1101x	x1110x	x1111x
0yyyy0	14	4	13	1	2	15	11	8	3	10	6	12	5	9	0	7
0yyyy1	0	15	7	4	14	2	13	1	10	6	12	11	9	5	3	8
1yyyy0	4	1	14	8	13	6	2	11	15	12	9	7	3	10	5	0
1yyyy1	15	12	8	2	4	9	1	7	5	11	3	14	10	0	6	13

S2	x0000x	x0001x	x0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	x1000x	x1001x	x1010x	x1011x	x1100x	x1101x	x1110x	x1111x
0yyyy0	15	1	8	14	6	11	3	4	9	7	2	13	12	0	5	10
0yyyy1	3	13	4	7	15	2	8	14	12	0	1	10	6	9	11	5
1yyyy0	0	14	7	11	10	4	13	1	5	8	12	6	9	3	2	15
1yyyy1	13	8	10	1	3	15	4	2	11	6	7	12	0	5	14	9

S3	x0000x	x0001x	x0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	x1000x	x1001x	x1010x	x1011x	x1100x	x1101x	x1110x	x1111x
0yyyy0	10	0	9	14	6	3	15	5	1	13	12	7	11	4	2	8
0yyyy1	13	7	0	9	3	4	6	10	2	8	5	14	12	11	15	1
1yyyy0	13	6	4	9	8	15	3	0	11	1	2	12	5	10	14	7
1yyyy1	1	10	13	0	6	9	8	7	4	15	14	3	11	5	2	12

S4	x0000x	x0001x	x0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	x1000x	x1001x	x1010x	x1011x	x1100x	x1101x	x1110x	x1111x
0yyyy0	7	13	14	3	0	6	9	10	1	2	8	5	11	12	4	15
0yyyy1	13	8	11	5	6	15	0	3	4	7	2	12	1	10	14	9
1yyyy0	10	6	9	0	12	11	7	13	15	1	3	14	5	2	8	4
1yyyy1	3	15	0	6	10	1	13	8	9	4	5	11	12	7	2	14

S5	x0000x	x0001x	x0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	x1000x	x1001x	x1010x	x1011x	x1100x	x1101x	x1110x	x1111x
0yyyy0	2	12	4	1	7	10	11	6	8	5	3	15	13	0	14	9
0yyyy1	14	11	2	12	4	7	13	1	5	0	15	10	3	9	8	6
1yyyy0	4	2	1	11	10	13	7	8	15	9	12	5	6	3	0	14
1yyyy1	11	8	12	7	1	14	2	13	6	15	0	9	10	4	5	3

S6	x0000x	x0001x	x0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	x1000x	x1001x	x1010x	x1011x	x1100x	x1101x	x1110x	x1111x
0yyyy0	12	1	10	15	9	2	6	8	0	13	3	4	14	7	5	11
0yyyy1	10	15	4	2	7	12	9	5	6	1	13	14	0	11	3	8
1yyyy0	9	14	15	5	2	8	12	3	7	0	4	10	1	13	11	6
1yyyy1	4	3	2	12	9	5	15	10	11	14	1	7	6	0	8	13

S7	x0000x	x0001x	x0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	x1000x	x1001x	x1010x	x1011x	x1100x	x1101x	x1110x	x1111x
0yyyy0	4	11	2	14	15	0	8	13	3	12	9	7	5	10	6	1
0yyyy1	13	0	11	7	4	9	1	10	14	3	5	12	2	15	8	6
1yyyy0	1	4	11	13	12	3	7	14	10	15	6	8	0	5	9	2
1yyyy1	6	11	13	8	1	4	10	7	9	5	0	15	14	2	3	12

S8	x0000x	x0001x	x0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	x1000x	x1001x	x1010x	x1011x	x1100x	x1101x	x1110x	x1111x
0yyyy0	13	2	8	4	6	15	11	1	10	9	3	14	5	0	12	7
0yyyy1	1	15	13	8	10	3	7	4	12	5	6	11	0	14	9	2
1yyyy0	7	11	4	1	9	12	14	2	0	6	10	13	15	3	5	8
1yyyy1	2	1	14	7	4	10	8	13	15	12	9	0	3	5	6	11

В этой таблице перечислены восемь S-блоков, используемых в DES. Каждый S-блок заменяет 6-битный вход на 4-битный выход. При 6-битном входе 4-битный выход находится путем выбора строки с использованием двух внешних битов и столбца с использованием внутренних четырех битов. Например, вход «0 1101 1 » имеет внешние биты «01 » и внутренние биты «1101»; отмечая, что первая строка - «00», а первый столбец - «0000», соответствующий вывод для S-блока S 5 будет «1001» (= 9), значение во второй строке, 14 столбец. (См. S-блок ).

Генерация ключа

Основной ключ, предоставленный пользователем, имеет 64 бита. С ним производятся следующие операции.

Отбрасывать биты четности

Отбрасывать биты серых позиций (8x), чтобы освободить 56-битное пространство для дальнейшей работы на каждом этапе.

Таблица падения четности
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
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

После этого биты переставляются в соответствии со следующей таблицей,

Таблица является основной строкой, значит,

Фактическое Положение бита = Заменить на бит строки * 8 + столбец .

Таблица перестановок
	1	2	3	4	5	6	7	8
1	57	49	41	33	25	17	9	1
2	58	50	42	34	26	18	10	2
3	59	51	43	35	27	19	11	3
4	60	52	44	36	63	55	47	39
5	31	23	15	7	62	54	46	38
6	30	22	14	6	61	53	45	37
7	29	21	13	5	28	20	12	4

Вращение битов

Перед тем, как будет выбран подключа раунда, каждая половина состояния расписания клавиш поворачивается влево на определенное количество мест. В этой таблице указано количество повернутых мест.

• Ключ разделен на две 28-битные части

• Каждая часть сдвигается влево (по кругу) на один или два бита

• После сдвига две части затем снова объединены для формирования 56-битного временного ключа

Таблица смены битов
Число раундов	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
Количество вращений влево	1	1	2	2	2	2	2	2	1	2	2	2	2	2	2	1

Сжатие клавиш

• P-блок сжатия изменяет 56-битный ключ на 48-битный key, который используется как ключ для соответствующего раунда.

Таблица является основной строкой, означает,

Фактическая Позиция бита = Заменить битом строки * 8 + столбец .

Таблица сжатия ключей
	1	2	3	4	5	6	7	8
1	14	17	11	24	01	05	03	28
2	15	06	21	10	23	19	12	04
3	26	08	16	07	27	20	13	02
4	41	52	31	37	47	55	30	40
5	51	45	33	48	44	49	39	56
6	34	53	46	42	50	36	29	32

После этого верните 48-битный ключ раунда вызываемой функции, то есть циклу.

Ссылки

Стандарт шифрования данных (DES) (PDF). Национальный институт стандартов и технологий (NIST). 1999-10-25. FIPS PUB 46-3.

Внешние ссылки

Проиллюстрированный алгоритм DES

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

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

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	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
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

	1	2	3	4	5	6	7	8
1	57	49	41	33	25	17	9	1
2	58	50	42	34	26	18	10	2
3	59	51	43	35	27	19	11	3
4	60	52	44	36	63	55	47	39
5	31	23	15	7	62	54	46	38
6	30	22	14	6	61	53	45	37
7	29	21	13	5	28	20	12	4

	1	2	3	4	5	6	7	8
1	14	17	11	24	01	05	03	28
2	15	06	21	10	23	19	12	04
3	26	08	16	07	27	20	13	02
4	41	52	31	37	47	55	30	40
5	51	45	33	48	44	49	39	56
6	34	53	46	42	50	36	29	32

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

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

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	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
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

	1	2	3	4	5	6	7	8
1	57	49	41	33	25	17	9	1
2	58	50	42	34	26	18	10	2
3	59	51	43	35	27	19	11	3
4	60	52	44	36	63	55	47	39
5	31	23	15	7	62	54	46	38
6	30	22	14	6	61	53	45	37
7	29	21	13	5	28	20	12	4

	1	2	3	4	5	6	7	8
1	14	17	11	24	01	05	03	28
2	15	06	21	10	23	19	12	04
3	26	08	16	07	27	20	13	02
4	41	52	31	37	47	55	30	40
5	51	45	33	48	44	49	39	56
6	34	53	46	42	50	36	29	32

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

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

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	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
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

	1	2	3	4	5	6	7	8
1	57	49	41	33	25	17	9	1
2	58	50	42	34	26	18	10	2
3	59	51	43	35	27	19	11	3
4	60	52	44	36	63	55	47	39
5	31	23	15	7	62	54	46	38
6	30	22	14	6	61	53	45	37
7	29	21	13	5	28	20	12	4

	1	2	3	4	5	6	7	8
1	14	17	11	24	01	05	03	28
2	15	06	21	10	23	19	12	04
3	26	08	16	07	27	20	13	02
4	41	52	31	37	47	55	30	40
5	51	45	33	48	44	49	39	56
6	34	53	46	42	50	36	29	32