Дополнительный материал DES

В этой статье подробно описаны различные таблицы , на которые ссылаются в стандарта шифрования данных (DES) блочном шифре .

все биты и байты расположены в порядке обратного байта В этом документе . То есть бит номер 1 всегда является самым старшим битом.

Начальная перестановка (ИП) [ править ]

ИП
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

Эта таблица определяет входную перестановку в 64-битном блоке. Смысл следующий: первый бит вывода берется из 58-го бита входа; второй бит из 50-го бита и так далее, причем последний бит вывода берется из 7-го бита входа.

Эта информация представлена в виде таблицы для удобства представления; это вектор, а не матрица.

Окончательная перестановка (IP ⁻¹) [ редактировать ]

ИП ⁻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

Последняя перестановка является обратной исходной перестановке; таблица интерпретируется аналогично.

Функция расширения (E) [ править ]

И
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

Функция разложения интерпретируется как для начальной, так и для конечной перестановки. Обратите внимание, что некоторые биты входа дублируются на выходе; например, пятый бит ввода дублируется как в шестом, так и в восьмом битах вывода. Таким образом, 32-битный полублок расширяется до 48 бит.

Перестановка (P) [ править ]

П
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

Перестановка P перемешивает биты 32-битного полублока.

Перестановочный выбор 1 (ПК-1) [ править ]

ПК-1

*Левый*
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

*Верно*
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

«Левая» и «Правая» половины таблицы показывают, какие биты входного ключа образуют левую и правую части состояния расписания ключей. Обратите внимание, что выбраны только 56 бит из 64 бит ввода; остальные восемь (8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 64) были указаны для использования в качестве битов четности .

Перестановочный выбор 2 (ПК-2) [ править ]

ПК-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

Эта перестановка выбирает 48-битный подраздел для каждого раунда из 56-битного состояния расписания ключей. Эта перестановка будет игнорировать 8 бит ниже:

Перестановочный выбор 2 «ПК-2» игнорирует биты 9, 18, 22, 25, 35, 38, 43, 54.

Коробки замены (S-boxes) [ править ]

S-боксы

С ₁	х0000х	х0001x	х0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	х1000х	х1001х	х1010х	х1011x	х1100х	х1101x	х1110х	х1111x
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
1гггг0	4	1	14	8	13	6	2	11	15	12	9	7	3	10	5	0
1гггг1	15	12	8	2	4	9	1	7	5	11	3	14	10	0	6	13

S_S2	х0000х	х0001x	х0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	х1000х	х1001х	х1010х	х1011x	х1100х	х1101x	х1110х	х1111x
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
1гггг0	0	14	7	11	10	4	13	1	5	8	12	6	9	3	2	15
1гггг1	13	8	10	1	3	15	4	2	11	6	7	12	0	5	14	9

С ₃	х0000х	х0001x	х0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	х1000х	х1001х	х1010х	х1011x	х1100х	х1101x	х1110х	х1111x
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
1гггг0	13	6	4	9	8	15	3	0	11	1	2	12	5	10	14	7
1гггг1	1	10	13	0	6	9	8	7	4	15	14	3	11	5	2	12

С ₄	х0000х	х0001x	х0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	х1000х	х1001х	х1010х	х1011x	х1100х	х1101x	х1110х	х1111x
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
1гггг0	10	6	9	0	12	11	7	13	15	1	3	14	5	2	8	4
1гггг1	3	15	0	6	10	1	13	8	9	4	5	11	12	7	2	14

С ₅	х0000х	х0001x	х0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	х1000х	х1001х	х1010х	х1011x	х1100х	х1101x	х1110х	х1111x
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
1гггг0	4	2	1	11	10	13	7	8	15	9	12	5	6	3	0	14
1гггг1	11	8	12	7	1	14	2	13	6	15	0	9	10	4	5	3

S_S6	х0000х	х0001x	х0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	х1000х	х1001х	х1010х	х1011x	х1100х	х1101x	х1110х	х1111x
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
1гггг0	9	14	15	5	2	8	12	3	7	0	4	10	1	13	11	6
1гггг1	4	3	2	12	9	5	15	10	11	14	1	7	6	0	8	13

S_S7	х0000х	х0001x	х0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	х1000х	х1001х	х1010х	х1011x	х1100х	х1101x	х1110х	х1111x
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
1гггг0	1	4	11	13	12	3	7	14	10	15	6	8	0	5	9	2
1гггг1	6	11	13	8	1	4	10	7	9	5	0	15	14	2	3	12

С ₈	х0000х	х0001x	х0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	х1000х	х1001х	х1010х	х1011x	х1100х	х1101x	х1110х	х1111x
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
1гггг0	7	11	4	1	9	12	14	2	0	6	10	13	15	3	5	8
1гггг1	2	1	14	7	4	10	8	13	15	12	9	0	3	5	6	11

В этой таблице перечислены восемь S-блоков, используемых в DES. Каждый S-блок заменяет 6-битный вход 4-битным выходом. Учитывая 6-битный вход, 4-битный выход находится путем выбора строки, используя два внешних бита, и столбца, используя внутренние четыре бита. Например, вход « 0 1101 1 » имеет внешние биты « 01 » и внутренние биты «1101»; учитывая, что первая строка равна «00», а первый столбец — «0000», соответствующий выходной сигнал для S-блока S ₅ будет «1001» (=9), значением во второй строке, 14-м столбце. (См. S-блок ).

Генерация ключей [ править ]

Основной ключ, предоставляемый пользователем, имеет длину 64 бита. С ним выполняются следующие операции.

Отбросить биты четности [ править ]

Отбросьте биты серых позиций (8x), чтобы освободить 56-битное пространство для дальнейшей работы для каждого раунда.

Таблица сброса четности
1	2	3	4	5	6	7	8
9	10	11	12	13	14	15	16
17	18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30	31	32
33	34	35	36	37	38	39	40
41	42	43	44	45	46	47	48
49	50	51	52	53	54	55	56
57	58	59	60	61	62	63	64

После этого биты переставляются согласно следующей таблице:

Таблица является основной строкой, что означает,

Фактическая позиция бита = замена битом строки * 8 + столбца .

Таблица перестановок
	1	2	3	4	5	6	7	8
0	57	49	41	33	25	17	9	1
1	58	50	42	34	26	18	10	2
2	59	51	43	35	27	19	11	3
3	60	52	44	36	63	55	47	39
4	31	23	15	7	62	54	46	38
5	30	22	14	6	61	53	45	37
6	29	21	13	5	28	20	12	4

Ротация битов [ править ]

Прежде чем будет выбран круглый подключ, каждая половина состояния ключевого расписания повернута влево на несколько мест. В этой таблице указано количество повернутых мест.

• Ключ разделен на две 28-битные части.

• Каждая часть сдвигается влево (по кругу) на один или два бита.

• После сдвига две части затем объединяются, чтобы снова сформировать 56-битный временный ключ.

Таблица ротации битов
Количество раундов	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
Количество вращений влево	1	1	2	2	2	2	2	2	1	2	2	2	2	2	2	1

Сжатие клавиш [ править ]

• P-box сжатия заменяет 56-битный ключ на 48-битный ключ, который используется в качестве ключа для соответствующего раунда.