DES算法及其在VC++6.0下的实现(下)

核心提示：二．子密钥的生成64比特的密钥生成16个48比特的子密钥，其生成过程见图：子密钥生成过程具体解释如下：64比特的密钥K，DES算法及其在VC++6.0下的实现(下)，经过PC-1后，生成56比特的串，生成的数值为：C0=0000000011111111111111111011 D0=100000110111011000

二．子密钥的生成

64比特的密钥生成16个48比特的子密钥。其生成过程见图：

子密钥生成过程具体解释如下：

64比特的密钥K，经过PC-1后，生成56比特的串。其下标如表所示：

PC-1	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
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

该比特串分为长度相等的比特串C0和D0。然后C0和D0分别循环左移1位，得到C1和D1。C1和D1合并起来生成C1D1。C1D1经过PC-2变换后即生成48比特的K1。K1的下标列表为：

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

C1、D1分别循环左移LS2位，再合并，经过PC-2，生成子密钥K2……依次类推直至生成子密钥K16。

注意：Lsi (I =1,2,….16)的数值是不同的。具体见下表：

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

生成子密钥的VC程序源代码如下：

for(i=1;i<57;i++)//输入64位K，经过PC-1变为56位　　　k0[i]=k[PC_1[i-1]];

56位的K0，均分为28位的C0，D0。C0，D0生成K1和C1，D1。以下几次迭代方法相同，仅以生成K8为例。for(i=1;i<27;i++)//循环左移两位
　　{
　　　C8[i]=C7[i+2];
　　　D8[i]=D7[i+2];
　　}
　　C8[27]=C7[1];
　　D8[27]=D7[1];
　　C8[28]=C7[2];
　　D8[28]=D7[2];
　　for(i=1;i<=28;i++)
　　{
　　　C[i]=C8[i];
　　　C[i+28]=D8[i];
　　}
　　for(i=1;i<=48;i++)
　　　K8[i]=C[PC_2[i-1]];//生成子密钥k8

注意：生成的子密钥不同，所需循环左移的位数也不同。源程序中以生成子密钥 K8为例，所以循环左移了两位。但在编程中，生成不同的子密钥应以Lsi表为准。

三．解密

DES的解密过程和DES的加密过程完全类似，只不过将16圈的子密钥序列K1，K2……K16的顺序倒过来。即第一圈用第16个子密钥K16，第二圈用K15，其余类推。

第一圈：

加密后的结果

L=R15, R=L15⊕f(R15,K16)⊕f(R15,K16)=L15

同理R15=L14⊕f(R14,K15), L15=R14。

同理类推：

得 L=R0, R=L0。

其程序源代码与加密相同。在此就不重写。

四．示例

例如：已知明文m=learning, 密钥 k=computer。

明文m的ASCII二进制表示：

m= 01101100 01100101 01100001 01110010

01101110 01101001 01101110 01100111

密钥k的ASCII二进制表示：

k=01100011 01101111 01101101 01110000

01110101 01110100 01100101 01110010

明文m经过IP置换后，得：

11111111 00001000 11010011 10100110 00000000 11111111 01110001 11011000

等分为左右两段：

L0=11111111 00001000 11010011 10100110 R0=00000000 11111111 01110001 11011000

经过16次迭代后，所得结果为：

L1=00000000 11111111 01110001 11011000 R1=00110101 00110001 00111011 10100101

L2=00110101 00110001 00111011 10100101 R2=00010111 11100010 10111010 10000111

L3=00010111 11100010 10111010 10000111 R3=00111110 10110001 00001011 10000100

L4=00111110101100010000101110000100 R4=11110111110101111111101000111110

L5=11110111110101111111101000111110 R5=10010110011001110100111111100101

L6=10010110011001110100111111100101 R6=11001011001010000101110110100111

L7=11001011001010000101110110100111 R7=01100011110011101000111011011001

L8=01100011110011101000111011011001 R8=01001011110100001111001000000100

L9=01001011110100001111001000000100 R9=00011101001101111010111011100001

L10=00011101001101111010111011100001 R10=11101110111110111111010100000101

L11=11101110111110111111010100000101 R11=01101101111011011110010111111000

L12=01101101111011011110010111111000 R12=11111101110011100111000110110111

L13=11111101110011100111000110110111 R13=11100111111001011010101000000100

L14=11100111111001011010101000000100 R14=00011110010010011011100001100001

L15=00011110010010011011100001100001 R15=01010000111001001101110110100011

L16=01010000111001001101110110100011 R16=01111101101010000100110001100001

其中，f函数的结果为：

f1=11001010001110011110100000000011 f2=00010111000111011100101101011111

f3=00001011100000000011000000100001 f4=11100000001101010100000010111001

f5=10101000110101100100010001100001 f6=00111100111111111010011110011001

f7=11110101101010011100000100111100 f8=10000000111110001010111110100011

f9=01111110111110010010000000111000 f10=10100101001010110000011100000001

f11=01110000110110100100101100011001 f12=00010011001101011000010010110010

f13=10001010000010000100111111111100 f14=11100011100001111100100111010110

f15=10110111000000010111011110100111 f16=01100011111000011111010000000000

16个子密钥为：

K1=11110000101111101110111011010000 K2=11100000101111101111011010010101

K3=11110100111111100111011000101000 K4=11100110111101110111001000011010

K5=11101110110101110111011100100110 K6=11101111110100110101101110001011

K7=00101111110100111111101111100110 K8=10111111010110011101101101010000

K9=00011111010110111101101101000100 K10=00111111011110011101110100001001

K11=00011111011011011100110101101000 K12=01011011011011011011110100001010

K13=11011101101011011010110110001111 K14=11010011101011101010111110000000

K15=11111001101111101010011011010011 K16=11110001101111100010111000000001

S盒中，16次运算时，每次的8 个结果为：

第一次：5，11，4，1，0，3，13，9；

第二次：7，13，15，8，12，12，13，1；

第三次：8，0，0，4，8，1，9，12；

第四次：0，7，4，1，7，6，12，4；

第五次：8，1，0，11，5，0，14，14；

第六次：14，12，13，2，7，15，14，10；

第七次：12，15，15，1，9，14，0，4；

第八次：15，8，8，3，2，3，14，5；

第九次：8，14，5，2，1，15，5，12；

第十次：2，8，13，1，9，2，10，2；

第十一次：10，15，8，2，1，12，12，3；

第十二次：5，4，4，0，14，10，7，4；

第十三次：2，13，10，9，2，4，3，13；

第十四次：13，7，14，9，15，0，1，3；

第十五次：3，1，15，5，11，9，11，4；

第十六次：12，3，4，6，9，3，3，0；

子密钥生成过程中，生成的数值为：

C0=0000000011111111111111111011 D0=1000001101110110000001101000

C1=0000000111111111111111110110 D1=0000011011101100000011010001

C2=0000001111111111111111101100 D2=0000110111011000000110100010

C3=0000111111111111111110110000 D3=0011011101100000011010001000

C4=0011111111111111111011000000 D4=1101110110000001101000100000

C5=1111111111111111101100000000 D5=0111011000000110100010000011

C6=1111111111111110110000000011 D6=1101100000011010001000001101

C7=1111111111111011000000001111 D7=0110000001101000100000110111

C8=1111111111101100000000111111 D8=1000000110100010000011011101

C9=1111111111011000000001111111 D9=0000001101000100000110111011

C10=1111111101100000000111111111 D10=0000110100010000011011101100

C11=1111110110000000011111111111 D11=0011010001000001101110110000

C12=1111011000000001111111111111 D12=1101000100000110111011000000

C13=1101100000000111111111111111 D13=0100010000011011101100000011

C14=0110000000011111111111111111 D14=0001000001101110110000001101

C15=1000000001111111111111111101 D15=0100000110111011000000110100

C16=0000000011111111111111111011 D16=1000001101110110000001101000

解密过程与加密过程相反，所得的数据的顺序恰好相反。在此就不赘述。