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des是典型的对称加密算法

keros@mark 2022-11-03 资讯中心

本篇文章给大家谈谈des是典型的对称加密算法以及对应的知识点,希望对各位有所帮助。

本文目录一览

“DES”是什么意思?

“DES”意思是数据加密算法(Data Encryption Algorithm,DEA)是一种对称加密算法,很可能是使用最广泛的密钥系统,特别是在保护金融数据的安全中,最初开发的DEA是嵌入硬件中的。通常,自动取款机(Automated Teller Machine,ATM)都使用DEA。它出自IBM的研究工作,IBM也曾对它拥有几年的专利权,但是在1983年已到期后,处于公有范围中,允许在特定条件下可以免除专利使用费而使用。1997年被美国政府正式采纳。

1、数据加密标准

DES的原始思想可以参照二战德国的恩格玛机,其基本思想大致相同。传统的密码加密都是由古代的循环移位思想而来,恩格玛机在这个基础之上进行了扩散模糊。但是本质原理都是一样的。现代DES在二进制级别做着同样的事:替代模糊,增加分析的难度。

2、加密原理

DES 使用一个 56 位的密钥以及附加的 8 位奇偶校验位,产生最大 64 位的分组大小。这是一个迭代的分组密码,使用称为 Feistel 的技术,其中将加密的文本块分成两半。使用子密钥对其中一半应用循环功能,然后将输出与另一半进行"异或"运算;接着交换这两半,这一过程会继续下去,但最后一个循环不交换。DES 使用 16 个循环,使用异或,置换,代换,移位操作四种基本运算。

3、DES 的常见变体是三重 DES,使用 168 位的密钥对资料进行三次加密的一种机制;它通常(但非始终)提供极其强大的安全性。如果三个 56 位的子元素都相同,则三重 DES 向后兼容 DES。

4、破解方法

攻击 DES 的主要形式被称为蛮力的或彻底密钥搜索,即重复尝试各种密钥直到有一个符合为止。如果 DES 使用 56 位的密钥,则可能的密钥数量是 2 的 56 次方个。随着计算机系统能力的不断发展,DES 的安全性比它刚出现时会弱得多,然而从非关键性质的实际出发,仍可以认为它是足够的。不过 ,DES 现在仅用于旧系统的鉴定,而更多地选择新的加密标准 - 高级加密标准(Advanced Encryption Standard,aes)。

DES算法实现

完成一个DES 算法的 详细设计 ,内容包括:

DES(Data Encryption Standard)是一种用于电子数据加密的对称密钥块加密算法 .它以64位为分组长度,64位一组的明文作为算法的输入,通过一系列复杂的操作,输出同样64位长度的密文。DES 同样采用64位密钥,但由于每8位中的最后1位用于奇偶校验,实际有效密钥长度为56位。密钥可以是任意的56位的数,且可随时改变。

DES 使用加密密钥定义变换过程,因此算法认为只有持有加密所用的密钥的用户才能解密密文。DES的两个重要的安全特性是混淆和扩散。其中 混淆 是指通过密码算法使明文和密文以及密钥的关系非常复杂,无法从数学上描述或者统计。 扩散 是指明文和密钥中的每一位信息的变动,都会影响到密文中许多位信息的变动,从而隐藏统计上的特性,增加密码的安全。

DES算法的基本过程是换位和置换。如图,有16个相同的处理阶段,称为轮。还有一个初始和最终的排列,称为 IP 和 FP,它们是反向的 (IP 取消 FP 的作用,反之亦然)。

在主轮之前,块被分成两个32位的一半和交替处理;这种纵横交错的方案被称为Feistel 方法。Feistel 结构确保了解密和加密是非常相似的过程——唯一的区别是在解密时子键的应用顺序是相反的。其余的算法是相同的。这大大简化了实现,特别是在硬件中,因为不需要单独的加密和解密算法。

符号表示异或(XOR)操作。Feistel 函数将半块和一些键合在一起。然后,将Feistel 函数的输出与块的另一半组合在一起,在下一轮之前交换这一半。在最后一轮之后,两队交换了位置;这是 Feistel 结构的一个特性,使加密和解密过程类似。

IP 置换表指定64位块上的输入排列。其含义如下:输出的第一个比特来自输入的第58位;第二个位来自第50位,以此类推,最后一个位来自第7位输入。

最后的排列是初始排列的倒数。

展开函数被解释为初始排列和最终排列。注意,输入的一些位在输出时是重复的;输入的第5位在输出的第6位和第8位中都是重复的。因此,32位半块被扩展到48位。

P排列打乱了32位半块的位元。

表的“左”和“右”部分显示了来自输入键的哪些位构成了键调度状态的左和右部分。输入的64位中只有56位被选中;剩下的8(8、16、24、32、40、48、56、64)被指定作为奇偶校验位使用。

这个排列从56位键调度状态为每轮选择48位的子键。

这个表列出了DES中使用的8个S-box,每个S-box用4位的输出替换6位的输入。给定一个6位输入,通过使用外部的两个位选择行,以及使用内部的四个位选择列,就可以找到4位输出。例如,一个输入“011011”有外部位“01”和内部位“1101”。第一行为“00”,第一列为“0000”,S-box S5对应的输出为“1001”(=9),即第二行第14列的值。

DES算法的基本流程图如下:

DES算法是典型的对称加密算法,在输入64比特明文数据后,通过输入64比特密钥和算法的一系列加密步骤后,可以得到同样为64比特的密文数据。反之,我们通过已知的密钥,可以将密文数据转换回明文。 我们将算法分为了三大块:IP置换、16次T迭代和IP逆置换 ,加密和解密过程分别如下:

实验的设计模式是自顶向下的结构,用C语言去分别是先各个函数的功能,最后通过主函数将所有函数进行整合,让算法更加清晰客观。

通过IP置换表,根据表中所示下标,找到相应位置进行置换。

对于16次 迭代,我们先将传入的经过 IP 混淆过的64位明文的左右两部分,分别为32位的 和32位的 。之后我们将 和 进行交换,得到作为IP逆置换的输入:

子密钥的生成,经历下面一系列步骤:首先对于64位密钥,进行置换选择,因为将用户输入的64 位经历压缩变成了56位,所以我们将左面和右面的各28位进行循环位移。左右两部分分别按下列规则做循环移位:当 ,循环左移1位;其余情况循环左移2位。最后将得到的新的左右两部分进行连接得到56位密钥。

对半块的 Feistel 操作分为以下五步:

如上二图表明,在给出正确的密码后,可以得到对应的明文。

若密码错误,将解码出错误答案。

【1】 Data Encryption Standard

【2】 DES算法的详细设计(简单实现)

【3】 深入理解并实现DES算法

【4】 DES算法原理完整版

【5】 安全体系(一)—— DES算法详解

des算法是什么?

DES算法为密码体制中的对称密码体制。

DES算法为密码体制中的对称密码体制,又被称为美国数据加密标准,是1972年美国IBM公司研制的对称密码体制加密算法。 明文按64位进行分组,密钥长64位,密钥事实上是56位参与DES运算,分组后的明文组和56位的密钥按位替代或交换的方法形成密文组的加密方法。

des的应用领域

计算机网络通信:对计算机网络通信中的数据提供保护是DES的一项重要应用。但这些被保护的数据一般只限于民用敏感信息,即不在政府确定的保密范围之内的信息。

电子资金传送系统:采用DES的方法加密电子资金传送系统中的信息,可准确、快速地传送数据,并可较好地解决信息安全的问题。

保护用户文件:用户可自选密钥对重要文件加密,防止未授权用户窃密。

用户识别:DES还可用于计算机用户识别系统中。

智能化时代的到来涉及了各种核心算法,保护算法就能保障开发者权益,杜绝市面上各种山寨品,加密芯片恰好能起到很好的保护作用,如何选择加密芯片呢?KEROS加密芯片专注于加密领域十余年,行业首选。
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3.序列号:每颗芯片制造生产时具有5字节全球唯一SN序列号,每颗芯片SN都不会重复。
4.防抄特性:每颗芯片都有自己独特的密钥系统,破解单颗芯片只对这颗芯片对应的产品有效,对整个同类型的产品是无效的,依旧无法通过验证。而且KEROS采用ASIC方法设计,芯片内为纯逻辑电路,封装内有40多层逻辑电路整合了10万多个逻辑门,爆力刨片破解难度可想而知。
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