美國國家標準局2023年開始研究除國防部外的其它部門的計算機系統的資料加密標準,於2023年5月15日和2023年8月27日先後兩次向公眾發出了徵求加密演算法的公告.
加密演算法要達到的目的(通常稱為des 密碼演算法要求)主要為以下四點:
提供高質量的資料保護,防止資料未經授權的洩露和未被察覺的修改;
具有相當高的複雜性,使得破譯的開銷超過可能獲得的利益,同時又要便於理解和掌握;
des密碼體制的安全性應該不依賴於演算法的保密,其安全性僅以加密金鑰的保密為基礎;
實現經濟,執行有效,並且適用於多種完全不同的應用.
2023年1月,美國**頒布:採納ibm公司設計的方案作為非機密資料的正式資料加密標準(des棗dataencryption standard).目前在國內,隨著三金工程尤其是金卡工程的啟動,des演算法在pos,atm,磁卡及智慧卡(ic卡),加油站,高速公路收費站等領域被廣泛應用,以此來實現關鍵資料的保密,如信用卡持卡人的pin的加密傳輸,ic卡與pos間的雙向認證,金融交易資料報的mac校驗等,均用到des演算法.
des演算法的入口引數有三個:key,data,mode.其中key為8個位元組共64位,是des演算法的工作金鑰;data也為8個位元組64位,是要被加密或被解密的資料;mode為des的工作方式,有兩種:加密或解密. des演算法是這樣工作的:如mode為加密,則用key去把資料data進行加密, 生成data的密碼形式(64位)作為des的輸出結果;如mode為解密,則用key去把密碼形式的資料data解密,還原為data的明碼形式(64位)作為des的輸出結果.在通訊網路的兩端,雙方約定一致的key,在通訊的源點用key對核心資料進行des加密,然後以密碼形式在公共通訊網(如**網)中傳輸到通訊網路的終點,資料到達目的地後,用同樣的key對密碼資料進行解密,便再現了明碼形式的核心資料.這樣,便保證了核心資料(如pin,mac等)在公共通訊網中傳輸的安全性和可靠性. 通過定期在通訊網路的源端和目的端同時改用新的key,便能更進一步提高資料的保密性,這正是現在金融交易網路的流行做法.
des演算法詳述
des演算法把64位的明文輸入塊變為64位的密文輸出塊,它所使用的金鑰也是64位,整個演算法的主流程圖如下:
其功能是把輸入的64位資料塊按位重新組合,並把輸出分為l0,r0兩部分,每部分各長32位,其置換規則見下表:
58,50,12,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,
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,
即將輸入的第58位換到第一位,第50位換到第2位,...,依此類推,最後一位是原來的第7位.l0,r0則是換位輸出後的兩部分,l0是輸出的左32位,r0 是右32位
例:設定換前的輸入值為d1d2d3......d64,則經過初始置換後的結果為:l0=d58d50...d8;r0=d57d49...d7.
經過26次迭代運算後.得到l16,r16,將此作為輸入,進行逆置換,即得到密文輸出.逆置換正好是初始置的逆運算,例如,第1位經過初始置換後,處於第40位,而通過逆置換,又將第40位換回到第1位,其逆置換規則如下表所示:
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,
放大換位表
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,
單純換位表
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,
在f(ri,ki)演算法描述圖中,s1,s2...s8為選擇函式,其功能是把6bit資料變為4bit資料.下面給出選擇函式si(i=1,2......8)的功能表:
選擇函式si
s1:
14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7,
0,15,7,4,14,2,13,1,10,6,12,11,9,5,3,8,
4,1,14,8,13,6,2,11,15,12,9,7,3,10,5,0,
15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13,
s2:
15,1,8,14,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10,
3,13,4,7,15,2,8,14,12,0,1,10,6,9,11,5,
0,14,7,11,10,4,13,1,5,8,12,6,9,3,2,15,
13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9,
s3:
10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8,
13,7,0,9,3,4,6,10,2,8,5,14,12,11,15,1,
13,6,4,9,8,15,3,0,11,1,2,12,5,10,14,7,
1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12,
s4:
7,13,14,3,0,6,9,10,1,2,8,5,11,12,4,15,
13,8,11,5,6,15,0,3,4,7,2,12,1,10,14,9,
10,6,9,0,12,11,7,13,15,1,3,14,5,2,8,4,
3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14,
s5:
2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9,
14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6,
4,2,1,11,10,13,7,8,15,9,12,5,6,3,0,14,
11,8,12,7,1,14,2,13,6,15,0,9,10,4,5,3,
s6:
12,1,10,15,9,2,6,8,0,13,3,4,14,7,5,11,
10,15,4,2,7,12,9,5,6,1,13,14,0,11,3,8,
9,14,15,5,2,8,12,3,7,0,4,10,1,13,11,6,
4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13,
s7:
4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1,
13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6,
1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2,
6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12,
s8:
13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7,
1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2,
7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8,
2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11,
在此以s1為例說明其功能,我們可以看到:在s1中,共有4行資料,命名為0,1,2,3行;每行有16列,命名為0,1,2,3,......,14,15列.
現設輸入為: d=d1d2d3d4d5d6
令:列=d2d3d4d5
行=d1d6
然後在s1表中查得對應的數,以4位二進位制表示,此即為選擇函式s1的輸出.下面給出子金鑰ki(48bit)的生成演算法從子金鑰ki的生成演算法描述圖中我們可以看到:初始key值為64位,但des演算法規定,其中第8,16,......64位是奇偶校驗位,不參與des運算.故key實際可用位數便只有56位.即:經過縮小選擇換位表1的變換後,key的位數由64位變成了56位,此56位分為c0,d0兩部分,各28位,然後分別進行第1次迴圈左移,得到c1,d1,將c1(28位),d1(28位)合併得到56位,再經過縮小選擇換位2,從而便得到了金鑰k0(48位).
依此類推,便可得到k1,k2,......,k15,不過需要注意的是,16次迴圈左移對應的左移位數要依據下述規則進行:
迴圈左移位數
1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1
以上介紹了des演算法的加密過程.des演算法的解密過程是一樣的,區別僅僅在於第一次迭代時用子金鑰k15,第二次k14,......,最後一次用k0,演算法本身並沒有任何變化.
des演算法描述 DES演算法描述簡介
des演算法描述簡介 1 簡介 des是data encryption standard 資料加密標準 的縮寫。它是由ibm公司研製的一種加密演算法，美國國家標準局於1977年公布把它作為非機要部門使用的資料加密標準，二十年來，它一直活躍在國際保密通訊的舞台上，扮演了十分重要的角色 10 des是乙...
DES演算法原理
des 使用乙個 56 位的金鑰以及附加的 8 位奇偶校驗位 每組的第8位作為奇偶校驗位 產生最大 64 位的分組大小。這是乙個迭代的分組密碼，使用稱為 feistel 的技術，其中將加密的文字塊分成兩半。使用子金鑰對其中一半應用迴圈功能，然後將輸出與另一半進行 異或 運算 接著交換這兩半，這一過程...
DES演算法加密
public class des des演算法,加密 param data 待加密字串 param key 加密私鑰,長度不能夠小於8位 return 加密後的位元組陣列,一般結合base64編碼使用 throws cryptexception 異常 public static string enc...