DES补充材料

作为参考，本文提供了数据加密标准（DES）块密码中提到的各种查找表的细节。

本文档中的数据都是以大端序排列的，也即首位为MSB。

初始置换(IP, Initial permutation)

IP置换过程
IP置换过程
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

该表显示了对64位块的初始置换，其意义如下：输出的首位为输入的第58位，第二位为50位，依此类推，输出的最后位为输入的第7位。

以上信息为了方便表示被写成表格形式，但它实际上是一个矢量，而非矩阵。

最终置换 (IP-1)

IP-1的过程
IP-1的过程
IP−1
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

IP-1（亦被称为FP）是IP的逆过程，上表的含义与IP的相似。

扩张函数 (E函数)

E函数
E函数
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

扩张函数被作为最初和最终的置换。注意输入中的某些位在输出中被用到了不止一次，例如输入的第5位出现在输出的第6和8位。因此，32位的半块输入被扩张到了48位。

P置换

P permutation
P permutation
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

P置换将32位的半块数据重新排列。

选择置换1(PC-1)

PC-1
PC-1
PC-1
左
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
右
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

上表的“左”和“右”两部分表现了输入密钥组成密钥调度状态中左右两部分的过程。主要输入的64位数据中只用到了56位，剩余的8位可以用于奇偶校验。

选择置换2(PC-2)

PC-2
PC-2
PC-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

该置换从56位的密钥调度状态中取出48位的子密钥。

置换盒 (S盒)

S盒
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

上表列出了DES中使用的8个S盒。每个S盒将6位输入变为4位输出。给定输入后，输出行由外侧两位确定，列由内侧的4位确定，例如“011011”的输入的外侧位为“01”，内侧位为“1101”，而每张表的第一行为“00”，第一列为“0000”因此在S5中的对应输出为“1001”（十进制的9），即第2行，第14列（参见S盒）。

密钥调度过程中的移位

移位
回次 左移位数
1 1
2 1
3 2
4 2
5 2
6 2
7 2
8 2
9 1
10 2
11 2
12 2
13 2
14 2
15 2
16 1

在子密钥生成完成前，密钥调度状态的每个半块都要向左循环移动特定的位，上表显示了移位的数量。

参考文献

  • Data Encryption Standard (DES) (PDF). NIST. 1999-10-25 [2010-09-22]. FIPS PUB 46-3. （原始内容存档 (PDF)于2012-04-07）. 
  • 查
  • 论
  • 编
常见加密算法
  • AES
  • Blowfish
  • DES（内部细节 · 3DES）
  • Serpent
  • Twofish
次常见加密算法
  • Camellia
  • CAST-128（英语：CAST-128）
  • IDEA
  • RC2（英语：RC2）
  • RC5
  • SEED（英语：SEED）
  • Skipjack（英语：Skipjack）
  • TEA
  • XTEA
其他加密算法
  • 3-Way（英语：3-Way）
  • ABC（英语：ABC (cipher)）
  • Akelarre（英语：Akelarre (cipher)）
  • Anubis（英语：Anubis (cipher)）
  • ARIA（英语：ARIA (cipher)）
  • BaseKing（英语：BaseKing）
  • BassOmatic（英语：BassOmatic）
  • BATON（英语：BATON）
  • BEAR and LION（英语：BEAR and LION ciphers）
  • CAST-256（英语：CAST-256）
  • CIKS-1（英语：CIKS-1）
  • CIPHERUNICORN-A（英语：CIPHERUNICORN-A）
  • CIPHERUNICORN-E（英语：CIPHERUNICORN-E）
  • CLEFIA（英语：CLEFIA）
  • CMEA（英语：Cellular Message Encryption Algorithm）
  • Cobra（英语：Cobra ciphers）
  • COCONUT98（英语：COCONUT98）
  • Crab（英语：Crab (cipher)）
  • Cryptomeria/C2（英语：Cryptomeria cipher）
  • CRYPTON（英语：CRYPTON (cipher)）
  • CS-Cipher（英语：CS-Cipher）
  • DEAL（英语：DEAL）
  • DES-X（英语：DES-X）
  • DFC（英语：DFC (cipher)）
  • E2（英语：E2 (cipher)）
  • FEAL（英语：FEAL）
  • FEA-M（英语：FEA-M）
  • FROG（英语：FROG）
  • G-DES（英语：GDES）
  • GOST（英语：GOST (block cipher)）
  • Grand Cru（英语：Grand Cru (cipher)）
  • Hasty Pudding cipher（英语：Hasty Pudding cipher）
  • Hierocrypt（英语：Hierocrypt）
  • ICE（英语：ICE (cipher)）
  • IDEA NXT（英语：Idea NXT）
  • Intel Cascade Cipher（英语：Intel Cascade Cipher）
  • Iraqi（英语：Iraqi block cipher）
  • KASUMI（英语：KASUMI (block cipher)）
  • KeeLoq（英语：KeeLoq）
  • KHAZAD（英语：KHAZAD）
  • Khufu and Khafre（英语：Khufu and Khafre）
  • KN-Cipher（英语：KN-Cipher）
  • Ladder-DES（英语：Ladder-DES）
  • Libelle（英语：Libelle (cipher)）
  • LOKI97（英语：LOKI97）
  • LOKI89/91（英语：LOKI）
  • Lucifer（英语：Lucifer (cipher)）
  • M6（英语：M6 (cipher)）
  • M8（英语：M8 (cipher)）
  • MacGuffin（英语：MacGuffin (cipher)）
  • Madryga（英语：Madryga）
  • MAGENTA（英语：MAGENTA）
  • MARS（英语：MARS (cipher)）
  • Mercy（英语：Mercy (cipher)）
  • MESH（英语：MESH (cipher)）
  • MISTY1（英语：MISTY1）
  • MMB（英语：MMB）
  • MULTI2（英语：MULTI2）
  • MultiSwap（英语：MultiSwap）
  • New Data Seal（英语：New Data Seal）
  • NewDES（英语：NewDES）
  • Nimbus（英语：Nimbus (cipher)）
  • NOEKEON（英语：NOEKEON）
  • NUSH（英语：NUSH）
  • Q（英语：Q (cipher)）
  • RC6
  • REDOC（英语：REDOC）
  • Red Pike（英语：Red Pike (cipher)）
  • S-1（英语：S-1 block cipher）
  • SAFER（英语：SAFER）
  • SAVILLE（英语：SAVILLE）
  • SC2000（英语：SC2000）
  • SHACAL（英语：SHACAL）
  • SHARK
  • SM4
  • Speck
  • Spectr-H64（英语：Spectr-H64）
  • Square（英语：Square (cipher)）
  • SXAL/MBAL（英语：SXAL/MBAL）
  • Threefish（英语：Threefish）
  • Treyfer（英语：Treyfer）
  • UES（英语：UES (cipher)）
  • Xenon（英语：Xenon (cipher)）
  • xmx（英语：xmx）
  • XXTEA
  • Zodiac（英语：Zodiac (cipher)）
密码设计
攻击（密码分析）
  • 穷举攻击/蛮力攻击（EFF DES破解机）
  • 中途相遇攻击（Biclique攻击（英语：Biclique attack） · 三子集中途相遇攻击（英语：Biclique attack））
  • 线性密码分析（英语：Linear cryptanalysis）（堆积引理（英语：Piling-up lemma））
  • 差分密码分析（不可能差分密码分析（英语：Impossible differential cryptanalysis））
  • 截断差分分析（英语：Truncated differential cryptanalysis）
  • 高阶差分分析（英语：Higher-order differential cryptanalysis）
  • 差分-线性攻击（英语：Differential-linear）
  • 区分攻击（英语：Distinguishing attack）（已知密钥区分攻击（英语：Known-key distinguishing attack））
  • 积分密码分析（英语：Integral cryptanalysis）
  • 回力镖攻击（英语：Boomerang attack）
  • 模n密码分析（英语：Mod n cryptanalysis）
  • 相关密钥攻击（英语：Related-key attack）
  • 滑动攻击（英语：Slide attack）
  • 回旋密码分析（英语：Rotational cryptanalysis）
  • 計時攻擊（英语：Timing attack）
  • XSL攻击（英语：XSL attack）
  • 插值攻擊
  • Partitioning（英语：Partitioning cryptanalysis）
  • 戴维斯攻击（英语：Davies' attack）
  • 回弹攻击（英语：Rebound attack）
  • 弱密钥（英语：Weak key）
  • 肯德尔等级相关系数（英语：Kendall tau rank correlation coefficient）
  • 卡方检验
  • 时间、内存、数据取舍攻击（英语：Time/memory/data tradeoff attack）
密码标准
工作方式