时间: 2009-02-26 / 分类: WEB后端编程 - 开发与实践 / 浏览次数: / 0 个评论 发表评论
3个著名加密算法(MD5、RSA、DES)的解析
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    MD5的全称是Message-Digest Algorithm 5,在90年代初由MIT的计算机科学实验室和RSA Data Security Inc发明,经MD2、MD3和MD4发展而来。
    MD5将任意长度的“字节串”变换成一个128bit的大整数,并且它是一个不可逆的字符串变换算法,换句话说就是,即使你看到源程序和算法描述,也无法将一个MD5的值变换回原始的字符串,从数学原理上说,是因为原始的字符串有无穷多个,这有点象不存在反函数的数学函数。
    MD5的典型应用是对一段Message(字节串)产生fingerprint(指纹),以防止被“篡改”。举个例子,你将一段话写在一个叫 readme.txt文件中,并对这个readme.txt产生一个MD5的值并记录在案,然后你可以传播这个文件给别人,别人如果修改了文件中的任何内容,你对这个文件重新计算MD5时就会发现。如果再有一个第三方的认证机构,用MD5还可以防止文件作者的“抵赖”,这就是所谓的数字签名应用。
    MD5还广泛用于加密和解密技术上,在很多操作系统中,用户的密码是以MD5值(或类似的其它算法)的方式保存的, 用户Login的时候,系统是把用户输入的密码计算成MD5值,然后再去和系统中保存的MD5值进行比较,而系统并不“知道”用户的密码是什么。
RSA是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。它易于理解和操作,也很流行。算法的名字以发明者的名字命名:Ron Rivest, Adi Shamir 和Leonard Adleman。但RSA的安全性一直未能得到理论上的证明。它经历了各种攻击,至今未被完全攻破。 
DES算法 
美国国家标准局1973年开始研究除国防部外的其它部门的计算机系统的数据加密标准,于1973年5月15日和1974年8月27日先后两次向公众发出了征求加密算法的公告。 1977年1月,美国政府颁布:采纳IBM公司设计的方案作为非机密数据的正式数据加密标准(?Data Encryption Standard)。 
1.加密算法之MD5
在一些初始化处理后,MD5以512位分组来处理输入文本,每一分组又划分为16个32位子分组。算法的输出由四个32位分组组成,将它们级联形成一个128位散列值。 
首先填充消息使其长度恰好为一个比512位的倍数仅小64位的数。填充方法是附一个1在消息后面,后接所要求的多个0,然后在其后附上64位的消息长度(填充前)。这两步的作用是使消息长度恰好是512位的整数倍(算法的其余部分要求如此),同时确保不同的消息在填充后不相同。 
四个32位变量初始化为: 
A=0×01234567 
B=0×89abcdef 
C=0xfedcba98 
D=0×76543210 
它们称为链接变量(chaining variable) 
接着进行算法的主循环,循环的次数是消息中512位消息分组的数目。 
将上面四个变量复制到别外的变量中:A到a,B到b,C到c,D到d。 
主循环有四轮(MD4只有三轮),每轮很相拟。第一轮进行16次操作。每次操作对a,b,c和d中的其中三个作一次非线性函数运算,然后将所得结果加上第四个变量,文本的一个子分组和一个常数。再将所得结果向右环移一个不定的数,并加上a,b,c或d中之一。最后用该结果取代a,b,c或d中之一。 
以一下是每次操作中用到的四个非线性函数(每轮一个)。 
F(X,Y,Z)=(X&Y)|((~X)&Z) 
G(X,Y,Z)=(X&Z)|(Y&(~Z)) 
H(X,Y,Z)=X^Y^Z 
I(X,Y,Z)=Y^(X|(~Z)) 
(&是与,|是或,~是非,^是异或) 
这些函数是这样设计的:如果X、Y和Z的对应位是独立和均匀的,那么结果的每一位也应是独立和均匀的。 
函数F是按逐位方式操作:如果X,那么Y,否则Z。函数H是逐位奇偶操作符。 
设Mj表示消息的第j个子分组(从0到15),<<< s表示循环左移s位,则四种操作为: 
FF(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(F(b,c,d)+Mj+ti)<<< s) 
GG(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(G(b,c,d)+Mj+ti)<<< s) 
HH(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(H(b,c,d)+Mj+ti)<<< s) 
II(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(I(b,c,d)+Mj+ti)<<< s) 
这四轮(64步)是: 
第一轮 
FF(a,b,c,d,M0,7,0xd76aa478) 
FF(d,a,b,c,M1,12,0xe8c7b756) 
FF(c,d,a,b,M2,17,0×242070db) 
FF(b,c,d,a,M3,22,0xc1bdceee) 
FF(a,b,c,d,M4,7,0xf57c0faf) 
FF(d,a,b,c,M5,12,0×4787c62a) 
FF(c,d,a,b,M6,17,0xa8304613) 
FF(b,c,d,a,M7,22,0xfd469501) 
FF(a,b,c,d,M8,7,0×698098d8) 
FF(d,a,b,c,M9,12,0×8b44f7af) 
FF(c,d,a,b,M10,17,0xffff5bb1) 
FF(b,c,d,a,M11,22,0×895cd7be) 
FF(a,b,c,d,M12,7,0×6b901122) 
FF(d,a,b,c,M13,12,0xfd987193) 
FF(c,d,a,b,M14,17,0xa679438e) 
FF(b,c,d,a,M15,22,0×49b40821) 
第二轮 
GG(a,b,c,d,M1,5,0xf61e2562) 
GG(d,a,b,c,M6,9,0xc040b340) 
GG(c,d,a,b,M11,14,0×265e5a51) 
GG(b,c,d,a,M0,20,0xe9b6c7aa) 
GG(a,b,c,d,M5,5,0xd62f105d) 
GG(d,a,b,c,M10,9,0×02441453) 
GG(c,d,a,b,M15,14,0xd8a1e681) 
GG(b,c,d,a,M4,20,0xe7d3fbc8) 
GG(a,b,c,d,M9,5,0×21e1cde6) 
GG(d,a,b,c,M14,9,0xc33707d6) 
GG(c,d,a,b,M3,14,0xf4d50d87) 
GG(b,c,d,a,M8,20,0×455a14ed) 
GG(a,b,c,d,M13,5,0xa9e3e905) 
GG(d,a,b,c,M2,9,0xfcefa3f8) 
GG(c,d,a,b,M7,14,0×676f02d9) 
GG(b,c,d,a,M12,20,0×8d2a4c8a) 
第三轮 
HH(a,b,c,d,M5,4,0xfffa3942) 
HH(d,a,b,c,M8,11,0×8771f681) 
HH(c,d,a,b,M11,16,0×6d9d6122) 
HH(b,c,d,a,M14,23,0xfde5380c) 
HH(a,b,c,d,M1,4,0xa4beea44) 
HH(d,a,b,c,M4,11,0×4bdecfa9) 
HH(c,d,a,b,M7,16,0xf6bb4b60) 
HH(b,c,d,a,M10,23,0xbebfbc70) 
HH(a,b,c,d,M13,4,0×289b7ec6) 
HH(d,a,b,c,M0,11,0xeaa127fa) 
HH(c,d,a,b,M3,16,0xd4ef3085) 
HH(b,c,d,a,M6,23,0×04881d05) 
HH(a,b,c,d,M9,4,0xd9d4d039) 
HH(d,a,b,c,M12,11,0xe6db99e5) 
HH(c,d,a,b,M15,16,0×1fa27cf8) 
HH(b,c,d,a,M2,23,0xc4ac5665) 
第四轮 
II(a,b,c,d,M0,6,0xf4292244) 
II(d,a,b,c,M7,10,0×432aff97) 
II(c,d,a,b,M14,15,0xab9423a7) 
II(b,c,d,a,M5,21,0xfc93a039) 
II(a,b,c,d,M12,6,0×655b59c3) 
II(d,a,b,c,M3,10,0×8f0ccc92) 
II(c,d,a,b,M10,15,0xffeff47d) 
II(b,c,d,a,M1,21,0×85845dd1) 
II(a,b,c,d,M8,6,0×6fa87e4f) 
II(d,a,b,c,M15,10,0xfe2ce6e0) 
II(c,d,a,b,M6,15,0xa3014314) 
II(b,c,d,a,M13,21,0×4e0811a1) 
II(a,b,c,d,M4,6,0xf7537e82) 
II(d,a,b,c,M11,10,0xbd3af235) 
II(c,d,a,b,M2,15,0×2ad7d2bb) 
II(b,c,d,a,M9,21,0xeb86d391) 
常数ti可以如下选择: 
在第i步中,ti是4294967296*abs(sin(i))的整数部分,i的单位是弧度。 
(2的32次方) 
所有这些完成之后,将A,B,C,D分别加上a,b,c,d。然后用下一分组数据继续运行算法,最后的输出是A,B,C和D的级联。 
MD5的安全性 
MD5相对MD4所作的改进: 
1.增加了第四轮. 
2.每一步均有唯一的加法常数. 
3.为减弱第二轮中函数G的对称性从(X&Y)|(X&Z)|(Y&Z)变为(X&Z)|(Y&(~Z)) 
4.第一步加上了上一步的结果,这将引起更快的雪崩效应. 
5.改变了第二轮和第三轮中访问消息子分组的次序,使其更不相似. 
6.近似优化了每一轮中的循环左移位移量以实现更快的雪崩效应.各轮的位移量互不相同.
2.加密算法之RSA算法
  它是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。它易于理解和操作,也很流行。算法的名字以发明者的名字命名:Ron Rivest, Adi Shamir 和Leonard Adleman。但RSA的安全性一直未能得到理论上的证明。它经历了各种攻击,至今未被完全攻破。 
一、RSA算法 : 
首先, 找出三个数, p, q, r, 
其中 p, q 是两个相异的质数, r 是与 (p-1)(q-1) 互质的数…… 
p, q, r 这三个数便是 private key 
接著, 找出 m, 使得 rm == 1 mod (p-1)(q-1)….. 
这个 m 一定存在, 因为 r 与 (p-1)(q-1) 互质, 用辗转相除法就可以得到了….. 
再来, 计算 n = pq……. 
m, n 这两个数便是 public key 
编码过程是, 若资料为 a, 将其看成是一个大整数, 假设 a < n…. 
如果 a >= n 的话, 就将 a 表成 s 进位 (s <= n, 通常取 s = 2^t), 
则每一位数均小於 n, 然後分段编码…… 
接下来, 计算 b == a^m mod n, (0 <= b < n), 
b 就是编码後的资料…… 
解码的过程是, 计算 c == b^r mod pq (0 <= c < pq), 
於是乎, 解码完毕…… 等会会证明 c 和 a 其实是相等的 
如果第三者进行窃听时, 他会得到几个数: m, n(=pq), b…… 
他如果要解码的话, 必须想办法得到 r…… 
所以, 他必须先对 n 作质因数分解……… 
要防止他分解, 最有效的方法是找两个非常的大质数 p, q, 
使第三者作因数分解时发生困难……… 
<定理> 
若 p, q 是相异质数, rm == 1 mod (p-1)(q-1), 
a 是任意一个正整数, b == a^m mod pq, c == b^r mod pq, 
则 c == a mod pq 
证明的过程, 会用到费马小定理, 叙述如下: 
m 是任一质数, n 是任一整数, 则 n^m == n mod m 
(换另一句话说, 如果 n 和 m 互质, 则 n^(m-1) == 1 mod m) 
运用一些基本的群论的知识, 就可以很容易地证出费马小定理的…….. 
<证明> 
因为 rm == 1 mod (p-1)(q-1), 所以 rm = k(p-1)(q-1) + 1, 其中 k 是整数 
因为在 modulo 中是 preserve 乘法的 
(x == y mod z and u == v mod z => xu == yv mod z), 
所以, c == b^r == (a^m)^r == a^(rm) == a^(k(p-1)(q-1)+1) mod pq 
1. 如果 a 不是 p 的倍数, 也不是 q 的倍数时, 
则 a^(p-1) == 1 mod p (费马小定理) => a^(k(p-1)(q-1)) == 1 mod p 
a^(q-1) == 1 mod q (费马小定理) => a^(k(p-1)(q-1)) == 1 mod q 
所以 p, q 均能整除 a^(k(p-1)(q-1)) – 1 => pq | a^(k(p-1)(q-1)) – 1 
即 a^(k(p-1)(q-1)) == 1 mod pq 
=> c == a^(k(p-1)(q-1)+1) == a mod pq 
2. 如果 a 是 p 的倍数, 但不是 q 的倍数时, 
则 a^(q-1) == 1 mod q (费马小定理) 
=> a^(k(p-1)(q-1)) == 1 mod q 
=> c == a^(k(p-1)(q-1)+1) == a mod q 
=> q | c – a 
因 p | a 
=> c == a^(k(p-1)(q-1)+1) == 0 mod p 
=> p | c – a 
所以, pq | c – a => c == a mod pq 
3. 如果 a 是 q 的倍数, 但不是 p 的倍数时, 证明同上 
4. 如果 a 同时是 p 和 q 的倍数时, 
则 pq | a 
=> c == a^(k(p-1)(q-1)+1) == 0 mod pq 
=> pq | c – a 
=> c == a mod pq 
Q.E.D. 
这个定理说明 a 经过编码为 b 再经过解码为 c 时, a == c mod n (n = pq)…. 
但我们在做编码解码时, 限制 0 <= a < n, 0 <= c < n, 
所以这就是说 a 等於 c, 所以这个过程确实能做到编码解码的功能….. 
二、 的安全性 
RSA的安全性依赖于大数分解,但是否等同于大数分解一直未能得到理论上的证明,因为没有证明破解 RSA就一定需要作大数分解。假设存在一种无须分解大数的算法,那它肯定可以修改成为大数分解算法。目前, RSA 的一些变种算法已被证明等价于大数分解。不管怎样,分解n是最显然的攻击方法。现在,人们已能分解多个十进制位的大素数。因此,模数n 必须选大一些,因具体适用情况而定。 
三、RSA的速度 
由于进行的都是大数计算,使得RSA最快的情况也比DES慢上倍,无论是软件还是硬件实现。速度一直是RSA的缺陷。一般来说只用于少量数据加密。 
四、RSA的选择密文攻击 
RSA在选择密文攻击面前很脆弱。一般攻击者是将某一信息作一下伪装( Blind),让拥有私钥的实体签署。然后,经过计算就可得到它所想要的信息。实际上,攻击利用的都是同一个弱点,即存在这样一个事实:乘幂保留了输入的乘法结构: 
( XM )^d = X^d *M^d mod n 
前面已经提到,这个固有的问题来自于公钥密码系统的最有用的特征–每个人都能使用公钥。但从算
上无法解决这一问题,主要措施有两条:一条是采用好的公钥协议,保证工作过程中实体不对其他实体任意产生的信息解密,不对自己一无所知的信息签名;另一条是决不对陌生人送来的随机文档签名,签名时首先使用One-Way HashFunction 对文档作HASH处理,或同时使用不同的签名算法。在中提到了几种不同类型的攻击方法。 

五、RSA的公共模数攻击

若系统中共有一个模数,只是不同的人拥有不同的e和d,系统将是危险的。最普遍的情况是同一信息用不同的公钥加密,这些公钥共模而且互质,那末该信息无需私钥就可得到恢复。设P为信息明文,两个加密密钥为e1和e2,公共模数是n,则:

C1 = P^e1 mod n

C2 = P^e2 mod n

密码分析者知道n、e1、e2、C1和C2,就能得到P。

因为e1和e2互质,故用Euclidean算法能找到r和s,满足:

r * e1 + s * e2 = 1

假设r为负数,需再用Euclidean算法计算C1^(-1),则

( C1^(-1) )^(-r) * C2^s = P mod n

另外,还有其它几种利用公共模数攻击的方法。总之,如果知道给定模数的一对e和d,一是有利于攻击者分解模数,一是有利于攻击者计算出其它成对的e’和d’,而无需分解模数。解决办法只有一个,那就是不要共享模数n。

RSA的小指数攻击。 有一种提高 RSA速度的建议是使公钥e取较小的值,这样会使加密变得易于实现,速度有
所提高。但这样作是不安全的,对付办法就是e和d都取较大的值。

RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法,也易于理解和操作。RSA是被研究得最广泛的公钥算法,从提出到现在已近二十年,经历了各种攻击的考验,逐渐为人们接受,普遍认为是目前最优秀的公钥方案之一。RSA的安全性依赖于大数的因子分解,但并没有从理论上证明破译RSA的难度与大数分解难度等价。即RSA的重大缺陷是无法从理论上把握它的保密性能如何,而且密码学界多数人士倾向于因子分解不是NPC问题。 RSA的缺点主要有:A)产生密钥很麻烦,受到素数产生技术的限制,因而难以做到一次一密。B)分组长度太大,为保证安全性,n 至少也要 600 bits 以上,使运算代价很高,尤其是速度较慢,较对称密码算法慢几个数量级;且随着大数分解技术的发展,这个长度还在增加,不利于数据格式的标准化。目前,SET( Secure Electronic Transaction )协议中要求CA采用比特长的密钥,其他实体使用比特的密钥。

3.加密算法之DES算法

一、DES算法

  美国国家标准局1973年开始研究除国防部外的其它部门的计算机系统的数据加密标准,于1973年5月15日和1974年8月27日先后两次向公众发出了征求加密算法的公告。加密算法要达到的目的(通常称为DES 密码算法要求)主要为以下四点: ☆提供高质量的数据保护,防止数据未经授权的泄露和未被察觉的修改;

☆具有相当高的复杂性,使得破译的开销超过可能获得的利益,同时又要便于理解和掌握;

☆DES密码体制的安全性应该不依赖于算法的保密,其安全性仅以加密密钥的保密为基础;

☆实现经济,运行有效,并且适用于多种完全不同的应用。

1977年1月,美国政府颁布:采纳IBM公司设计的方案作为非机密数据的正式数据加密标准(DES?Data Encryption Standard)。

  目前在国内,随着三金工程尤其是金卡工程的启动,DES算法在POS、ATM、磁卡及智能卡(IC卡)、加油站、高速公路收费站等领域被广泛应用,以此来实现关键数据的保密,如信用卡持卡人的PIN的加密传输,IC卡与POS间的双向认证、金融交易数据包的MAC校验等,均用到DES算法。
  DES算法的入口参数有三个:Key、Data、Mode。其中Key为8个字节共64位,是DES算法的工作密钥;Data也为8个字节64位,是要被加密或被解密的数据;Mode为DES的工作方式,有两种:加密或解密。
  DES算法是这样工作的:如Mode为加密,则用Key 去把数据Data进行加密, 生成Data的密码形式(64位)作为DES的输出结果;如Mode为解密,则用Key去把密码形式的数据Data解密,还原为Data的明码形式(64位)作为DES的输出结果。在通信网络的两端,双方约定一致的Key,在通信的源点用Key对核心数据进行DES加密,然后以密码形式在公共通信网(如电话网)中传输到通信网络的终点,数据到达目的地后,用同样的Key对密码数据进行解密,便再现了明码形式的核心数据。这样,便保证了核心数据(如PIN、MAC等)在公共通信网中传输的安全性和可靠性。
  通过定期在通信网络的源端和目的端同时改用新的Key,便能更进一步提高数据的保密性,这正是现在金融交易网络的流行做法。
  DES算法详述
  DES算法把64位的明文输入块变为64位的密文输出块,它所使用的密钥也是64位,整个算法的主流程图如下:
其功能是把输入的64位数据块按位重新组合,并把输出分为L0、R0两部分,每部分各长32位,其置换规则见下表:
58,50,12,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,
  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,
  即将输入的第58位换到第一位,第50位换到第2位,…,依此类推,最后一位是原来的第7位。L0、R0则是换位输出后的两部分,L0是输出的左32位,R0 是右32位,例:设置换前的输入值为D1D2D3……D64,则经过初始置换后的结果为:L0=D58D50…D8;R0=D57D49…D7。
  经过16次迭代运算后。得到L16、R16,将此作为输入,进行逆置换,即得到密文输出。逆置换正好是初始置的逆运算,例如,第1位经过初始置换后,处于第40位,而通过逆置换,又将第40位换回到第1位,其逆置换规则如下表所示:
  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,
放大换位表
  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,
单纯换位表
  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,
  在f(Ri,Ki)算法描述图中,S1,S2…S8为选择函数,其功能是把6bit数据变为4bit数据。下面给出选择函数Si(i=1,2……的功能表:
选择函数Si
S1:
  14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7,
  0,15,7,4,14,2,13,1,10,6,12,11,9,5,3,8,
  4,1,14,8,13,6,2,11,15,12,9,7,3,10,5,0,
  15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13,
S2:
  15,1,8,14,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10,
  3,13,4,7,15,2,8,14,12,0,1,10,6,9,11,5,
  0,14,7,11,10,4,13,1,5,8,12,6,9,3,2,15,
  13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9,
S3:
  10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8,
  13,7,0,9,3,4,6,10,2,8,5,14,12,11,15,1,
  13,6,4,9,8,15,3,0,11,1,2,12,5,10,14,7,
  1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12,
S4:
  7,13,14,3,0,6,9,10,1,2,8,5,11,12,4,15,
  13,8,11,5,6,15,0,3,4,7,2,12,1,10,14,9,
  10,6,9,0,12,11,7,13,15,1,3,14,5,2,8,4,
  3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14,
S5:
  2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9,
  14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6,
  4,2,1,11,10,13,7,8,15,9,12,5,6,3,0,14,
  11,8,12,7,1,14,2,13,6,15,0,9,10,4,5,3,
S6:
  12,1,10,15,9,2,6,8,0,13,3,4,14,7,5,11,
  10,15,4,2,7,12,9,5,6,1,13,14,0,11,3,8,
  9,14,15,5,2,8,12,3,7,0,4,10,1,13,11,6,
  4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13,
S7:
  4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1,
  13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6,
  1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2,
  6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12,
S8:
  13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7,
  1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2,
  7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8,
  2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11,
在此以S1为例说明其功能,我们可以看到:在S1中,共有4行数据,命名为0,1、2、3行;每行有16列,命名为0、1、2、3,……,14、15列。
  现设输入为: D=D1D2D3D4D5D6
令:列=D2D3D4D5
  行=D1D6
  然后在S1表中查得对应的数,以4位二进制表示,此即为选择函数S1的输出。下面给出子密钥Ki(48bit)的生成算法
  从子密钥Ki的生成算法描述图中我们可以看到:初始Key值为64位,但DES算法规定,其中第8、16、……64位是奇偶校验位,不参与DES运算。故Key 实际可用位数便只有56位。即:经过缩小选择换位表1的变换后,Key 的位数由64 位变成了56位,此56位分为C0、D0两部分,各28位,然后分别进行第1次循环左移,得到C1、D1,将C1(28位)、D1(28位)合并得到56位,再经过缩小选择换位2,从而便得到了密钥K0(48位)。依此类推,便可得到K1、K2、……、K15,不过需要注意的是,16次循环左移对应的左移位数要依据下述规则进行:
循环左移位数
1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1
  以上介绍了DES算法的加密过程。DES算法的解密过程是一样的,区别仅仅在于第一次迭代时用子密钥K15,第二次K14、……,最后一次用K0,算法本身并没有任何变化。

二、DES算法理论图解

DES的算法是对称的,既可用于加密又可用于解密。下图是它的算法粗框图。其具体运算过程有如下七步。
<缺:找到补上>

三、DES算法的应用误区 

  DES算法具有极高安全性,到目前为止,除了用穷举搜索法对DES算法进行攻击外,还没有发现更有效的办法。而56位长的密钥的穷举空间为256,这意味着如果一台计算机的速度是每一秒种检测一百万个密钥,则它搜索完全部密钥就需要将近2285年的时间,可见,这是难以实现的,当然,随着科学技术的发展,当出现超高速计算机后,我们可考虑把DES密钥的长度再增长一些,以此来达到更高的保密程度。
  由上述DES算法介绍我们可以看到:DES算法中只用到64位密钥中的其中56位,而第8、16、24、……64位8个位并未参与DES运算,这一点,向我们提出了一个应用上的要求,即DES的安全性是基于除了8,16,24,……64位外的其余56位的组合变化256才得以保证的。因此,在实际应用中,我们应避开使用第8,16,24,……64位作为有效数据位,而使用其它的56位作为有效数据位,才能保证DES算法安全可靠地发挥作用。如果不了解这一点,把密钥Key的8,16,24,….. .64位作为有效数据使用,将不能保证DES加密数据的安全性,对运用DES来达到保密作用的系统产生数据被破译的危险,这正是DES算法在应用上的误区,留下了被人攻击、被人破译的极大隐患。

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