DES：データ暗号化標準

入力は、長さ$2w$ビットの平文ブロックと、鍵$K$です。 入力平文を二つの$w$ビットのブロック$L_0, R_0$に分割します。 nラウンドを通過したあとに結合し、暗号文ブロックを生成します。 すべてのラウンドは同じ構造を持ちます。

平文：64ビット、つまり$2w$ = 64bits。 鍵：56ビット、つまり$K$ = 56bits。 ラウンド数は16です。 各ラウンドで48ビットの副鍵を生成します。

64ビットの平文を入力し、64ビットのブロックを生成します。 表に従って64ビットを並べ替え、最後には逆の表で並べ替えます。 例えば、表の最初の値が58なら、先頭のビットには58番目のビットを配置します。 これはDESの最初と最後の処理に対応します。 データの難読化をさらに進める役割があります。

表E（拡大転置）は、32ビットの入力を48ビットの出力へ変換します。

拡大転置は、32ビットの入力を48ビットへ変換し、副鍵とXORを取るために使います。 転置表はSボックスの結果を並べ替え、複雑なデータ構造を作ります。

拡大された48ビットのデータは、XOR演算のあと、八つのSボックスへ入力されます。 各Sボックスは、6ビットの入力を4ビットの出力へ変換します：${\{0, 1\}}^6 \rightarrow {\{0, 1\}}^4$ $a_1a_2a_3a_4a_5a_6 \rightarrow a_1a_6 : row, a_2a_3a_4a_5 : col$ Sボックスの行と列は0から始まります。 表から得られた値を二進数へ戻すと、4ビットの出力になります。

Permutation Choice 1（PC-1）では、56ビットの鍵Kを$C_0, D_0$へ変換します。それぞれ28ビットです。 これが、後続の処理で副鍵を生成するための基礎になります。 DESの鍵Kは64ビットですが、そのうち8ビットはパリティビットなので、実際に使うのは56ビットです。 パリティビットは、誤りの検出を担います。

$C_{i-1}, D_{i-1}$から$C_i, D_i$を生成します。 各ラウンドで定められたシフト量に従って、$C_i, D_i$を左へシフトします。 Permutation Choice 2（PC-2）で、シフト後の$C_i, D_i$を並べ替え、48ビットの副鍵へ変換します。 例えば、副鍵の最初のビットは、表で指定されたCとDのk番目のビットになります。

Sボックスを除く、すべての部分が線形です。 鍵長が56ビットと短いため、総当たり攻撃に弱い性質があります。 現在は使われず、AESへ置き換えられています。

DESの安全性を高めるために、暗号化処理を三段階で行います。 $Enc(K=(K_1, K_2, K_3), M)=Enc(K = K_3, Dec(K = K_2, Enc(K = K_1, M)))$ $Dec(K=(K_1, K_2, K_3), C)=Dec(K = K_1, Enc(K = K_2, Dec(K = K_3, C)))$

平文と暗号文のサイズは、どちらも64ビットです。 鍵長はDESの鍵の3倍、168ビットです。 長所