密码学基础(一)：详解DES

DES:Data Encryption Standard

DES即是数据加密标准。DES设计的目的是用于加密静态存储和传输信道中的数据，安全使用10-15年(留下疑问：为什么密码算法会有年限设置？)

DES的特点：

（1）DES是分组密码，综合使用了置换，代替，代数等多种密码技术，设计充分体现了商农所阐述的设计密码的思想。

（2）明文、密文、密钥的分组长度都是64位

（3）DES是对合运算，加密和解密共用同一算法

在数学中，对合函数是指函数 f(x) 满足 f(f(x))=x。

（4）面向二进制，能够加解密任何形式的计算机数据。

（5）密码结构属于Feistel结构。Feistel结构是什么？

DES的加密过程

分组的意思，以64位为一组：输入64位一组的明文，输出64位一组的密文。

分组密码就是一次加解密都是以组为单位。

DES的密钥虽然为64位，但有8位作为奇偶校验位，故密钥实为56位。

对明文的处理：

输入64位明文，

初始置换IP（Initial Permutation）：将数据打乱并重新排列，分为左右两部分，左边32位作为L0，右边32位位R0。

有初始置换矩阵。

对密钥的处理：

三个流程：置换选择1，循环左移，置换选择2

输入64位密钥，得到16个48位长的子密钥

置换选择1：

64位密钥首先进行置换选择1，其作用一是从64位密钥中取出8个奇偶校验位；

（64位的密钥每个字节的最高位是奇偶校验位。）

二是把其余56位密钥位打乱重排，前28位为C0，后28位为D0。

同样都有置换矩阵。

Ci Di循环左移和置换选择迭代16次

循环左移：

C0 D0循环左移，有相应的循环左移位数，有的为1，有的为2.为什么？

循环左移位数表：

置换选择2：

Ci Di合并成一个56位的中间数据，置换选择就是从中选出一个48位的子密钥Ki。

同样有置换选择矩阵。

密钥与明文的操作

前面已经讲了对明文和密钥的处理

下面说明分析明文与密钥是如何进行加密的：

加密函数：

R1=L0和f(R0,K1)异或得到。

每次R传给下一个迭代的L

如此重复16次，最后你初始置换IP-1

输出64位密文

加密函数f

32位输入 选择运算E 48位中间结果和48位子密钥Ki模2相加

S盒6进4出 输出f作用后的结果

代码设计

函数

为什么会用到0xff？

名词解释

1. 分组密码(block cipher)的数学模型是将明文消息编码表示后的数字（简称明文数字）序列，划分成长度为n的组（可看成长度为n的矢量），每组分别在密钥的控制下变换成等长的输出数字（简称密文数字）序列。
2. 对称加密是加密和解密共用一个密钥的意思，DES加密解密运用同一算法，不过子密钥使用的顺序不同。
3. Feistel结构：