DES：数据加密标准

Feistel密码结构（Feistel Cipher Structure） 🔗

输入：长度为

2w

比特的明文分组与密钥

K

。

将输入明文分成两个

w

比特的分组，即

L_0, R_0

。

经过n轮后，将两部分合并，得到密文分组。

所有轮次具有相同结构。

Feistel密码单轮结构（Feistel Cipher Round Structure） 🔗

DES（Data Encryption Standard） 🔗

明文：64比特，即

2w

= 64bits。

密钥：56比特，即

K

= 56bits。

轮数：16。

每轮生成48比特的子密钥。

DES：初始置换（Initial Permutation） 🔗

输入64比特明文，生成64比特分组。

按照表格重新排列64个比特，最后再使用逆序表进行置换。

例如，如果表中第一个数字是58，那么输出的第一位来自输入的第58位。

它对应DES算法的第一个和最后一个步骤。

为数据提供更多混淆。

DES：置换表（Permutation Tables: E, P） 🔗

E表，即扩展置换：将32比特输入转换为48比特输出。

第一个输出比特来自输入的第k位。
P表：将32比特输入转换为32比特输出。
第一个输出比特来自输入的第k位。

扩展置换将32比特扩展为48比特，以便与子密钥执行XOR。

置换表重新排列S盒结果，形成更复杂的数据结构。

DES：S盒（S-Boxes） 🔗

扩展后的48比特数据经过XOR，再进入8个S盒。

每个S盒把6比特输入映射为4比特输出：

{\{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盒的行、列从0开始。将表中对应的结果转换为二进制，就得到4比特输出。

DES：密钥调度1（Key Schedule 1） 🔗

置换选择1（Permutation Choice 1，PC-1）：将56比特密钥K转换为

C_0, D_0

，两者各28比特。

它们是后续生成子密钥的基础。

DES密钥K实际包含64比特，但其中8位用作奇偶校验，因此有效密钥为56比特。

奇偶校验位用于检测错误。

DES：密钥调度2（Key Schedule 2） 🔗

利用

C_{i-1}, D_{i-1}

生成

C_i, D_i

。

按照每一轮规定的位移量，将

C_i, D_i

向左移位。

通过置换选择2（Permutation Choice 2，PC-2），重新排列移位后的

C_i, D_i

，生成48比特子密钥。

例如，子密钥第一位来自C和D中表格指定的第k位。

DES：安全分析（Security Analysis） 🔗

除了S盒之外，其余部分都是线性的。

加密密钥较短，只有56比特，因此容易受到暴力破解。

如今已不再使用，并由AES取代。

三重DES（Triple DES） 🔗

通过执行三次加密操作，增强DES的安全性。

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)))

三重DES的特点（Properties of Triple DES） 🔗

明文大小与密文大小均为64比特。

密钥大小为DES的三倍，即168比特。

优点：

能抵御针对DES的暴力破解。
底层加密算法仍然是DES。
缺点：
分组只有64比特，相对168比特密钥较小。
加密速度较慢。