图解DES加密算法

DES——美国数据加密标准，是1972年美国IBM公司研制的对称密码体制加密算法，它也是是分组加密算法的典型代表。

相关名词解释；
对称加密：通信双方同时掌握一个密钥，加密解密都是由一个密钥完成的（即加密密钥等于解密密钥，加解密密钥可以相互推倒出来）。双方通信前共同拟定一个密钥，不对第三方公开。
分组加密：将明文分成固定长度的组，每一组都采用同一密钥和算法进行加密，输出也是固定长度的密文。
密钥：密钥是一种参数，它是在明文转换为密文或将密文转换为明文的算法中输入的参数。

DES加密算法导图

第一步：innitial Permutation 初始置换
DES 加密算法中，明文和密文为 64 位分组。密钥的长度为 64 位，但是密钥的每个第八位设置为奇偶校验位，因此密钥的实际长度为56位。
初始置换是将原始明文经过IP置换表处理。置换过程如图：

IP置换表中的数据指的是位置，例如58指将M第58位放置第1位。

第二步：Round-Key Generate 生成子密钥。

（1）置换选择
操作原理同初始置换雷同，但这个是7X8的置换表，64位密钥变为56位。
（2）C0（28位）D0（28位）根据循环左移查表，进行第一轮移位，轮数为1，查表得左移位数为1。
（3）将C1和D1合并后，经过PC-2表置换得到子密钥K1，PC-2表中去除了第9，18，22，25，35，38，43，54位。由于PC-2表为6X8的表，经PC-2置换后的数据为48位，置换后得到密钥K1。
（6）同理得到全部16次迭代的密钥。

第三步：Round 迭代过程
设Li（32位）和Ri（32位）为第i次迭代结果的左半部分与右半部分，子密钥Ki为第i轮的48位加密密钥。

右半部分Ri的位数为32位，而密钥长度Ki为48位，为了能够保证Ri与Ki可以进行异或运算(值相同，异或结果位1否则为2)需要对Ri位数进行扩展，用于扩展置换表E如下：
32,01,02,03,04,05,
04,05,06,07,08,09,
08,09,10,11,12,13,
12,13,14,15,16,17,
16,17,18,19,20,21,
20,21,22,23,24,25,
24,25,26,27,28,29,
28,29,30,31,32,01
可以看出上表中有重复元素，从而达到增加位数的作用。
S盒代替：S盒为某一形状的矩阵，S盒的计算规则：
例如：若S-盒1的输入为110111，第一位与最后一位构成11，十进制值为3，则对应第3行，中间4位为1011对应的十进制值为11，则对应第11列。查找S-盒1表的值为14，则S-盒1的输出为1110。8个S盒将输入的48位数据输出为32位数据。

将S-盒替代的输出结果作为P-盒置换的输入。P-盒置换表如下：
16,07,20,21,29,12,28,17,01,15,23,26,05,18,31,10,
02,08,24,14,32,27,03,09,19,13,30,06,22,11,04,25,
P盒置换不改变中间数的位数。
这种迭代过程连续执行16次。

第四步：终止置换

至此，密文生成。解密过程是加密过程的逆过程。
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