點擊上方藍字談思實驗室

獲取更多汽車網絡安全資訊

DES（Data－Encryption－Standard）又稱為美國數據加密標準。是一種對稱加密算法（對稱加密就是加密和解密用的是同一個密鑰），屬于采用密鑰加密的塊算法。DES算法要將明文和密鑰分開進行處理，首先是對明文的處理，明文按64位進行分組，分組后的明文塊和密鑰通過DES加密后形成一個密文塊，所有的密文塊拼到一起輸出就是密文。DES的密鑰長64位，但實際上只有54位密鑰參與了DES運算（其中的第8/16/24/32/40/48/56/64位是校驗位）。由于DES是對稱加密，就要求發送方和接收方使用相同的密鑰進行加密和解密，所以在傳輸數據之前雙方得約定好密鑰。

DES算法 的原理流程圖如圖2.1所示

圖 2.1

（1）初始置換

就是將原來的明文的64位二進制數調整順序重新排列，初始置換表如圖3.1所示，置換規則需按照置換表，輸出的第一位的數據是輸入的第五十八位上的數據，輸出的第二位數據是輸入的第50位的數據，依此類 推，初始置換示例如圖3.1所示

圖 3.1

（2）Round區域

a. EP（拓展置換）

輸入的32位二進制數分為八組通過拓展置換之后變為48位二進制數，拓展置換是指將每組的第一位數減一的結果作為新的第一位，最后一位數加一的結果作為新的最后一位，這樣每組由原來的四位二進制數變成了六位二進制數，經過拓展置換之后形成了一個48位二進制數。如圖3.2是一個拓展置換的示例

圖 3.2

b. 異或運算

第一次異或運算是由經處理之后的部分明文（也就是經過上一步的拓展之后的48位明文）與秘鑰進行異或運算（相同為0，不同為1）

c.S盒壓縮置換

經過異或運算之后的結果分為八組（每組六位）輸入到S盒中，每一組對應一個S盒，每一組的數字由第一位和最后一位組成一個二進制數轉換為十進制之后作為行號，中間的四位組成一個二進制數轉換為十進制之后作為列號，經過倆組數字得到的行列對應S盒中相應位置的壓縮數元素，把這個數轉化為二進制之后就得到了一個壓縮后的四位二進制數（共有八組，每組四位），如圖3.3所示是八個S盒里的數據。

圖 3.3

d. P盒置換

經S盒壓縮之后的數據要進行P盒置換如圖3.4所示是P盒置換的順序，置換規則同初始置換一樣，給出的位置是置換前的數據在置換后的位置

圖 3.4

經過P盒置換之后的數據要再經過一次和另一部分明文進行異或運算后一個完整的Round才執行完，最后進行輸出。第一個Round的輸出結果作為第二個Round的輸入結果，依此類推，最后一個Round的輸出結果要經過終止置換后才能得到密文

（3）終止置換

終止置換是初始置換的逆運算，也就是說一個二進制數經過初始置換后再進行終止置換，結果還是它本身，終止置換的表如圖3.5所示

圖 3.5

密鑰的處理要經過三步分別是置換處理、循環左移、壓縮置換，一個64位的密鑰經過處理之后成為一個48位的密鑰

a. 置換處理

同明文的初始置換、終止置換一樣，也需要置換表進行，一個64位二進制數經過置換處理之后變為了56位二進制數，置換表如圖3.6所示（其中沒有第8、16、24、32、40、48、56、64位，他們作為校驗位），將得到的56位二進制數分為兩部分28位的二進制數，然后對這兩部分分開進行循環左移處理

圖 3.6

b.循環左移

將兩個28位二進制數循環左移，然后對左移之后的結果進行合并。循環左移的位數由輪次（Round）決定（除了第1、2、9、16輪是循環左移一位，其余輪次都是循環左移兩位）

c. 壓縮置換

循環左移之后再進行壓縮置換，壓縮表如圖3.7所示，在壓縮至換中既縮短了數據位數，又改變了數據順序。

圖 3.7

以上就是對密鑰的處理的三個步驟，在每一輪次結束之后，將密鑰用于Round中的明文處理，結束后依次對密鑰再次進行以上三個步驟的處理用于第二個Round中的明文處理

以上就是DES算法中加密 的全部流程。對于解密是執行和加密一樣的步驟，不同的是要倒置密鑰的使用順序，即第16個密鑰用于第1Round中，依次類推。

由于DES算法思想是開源的，通過DES加密的密文其安全性完全取決于密鑰，如果對其進行暴力破解還是很容易破解出來的，因此在DES之上進行改進，增加其加密操作，也就是對一個明文使用不同的三個密鑰對其依次進行DES加密、DES解密、DES加密得到的密文安全性較原始的DES高一些，這個加密過程稱之為3DES加密算法，其加密流程圖如圖4.1所示，對于3DES算法，它的加密時間要比DES多一點

圖 4.1

tips：本篇文章中的秘鑰默認為密鑰

來源：CSDN@「碼齡七年的小白·樂安蘭」

https://blog.csdn.net/weixin_45454242/article/details/127062307