33658

БЛОЧНОЕ КОДИРОВАНИЕ (АЛГОРИТМ DES)

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

БЛОЧНОЕ КОДИРОВАНИЕ АЛГОРИТМ DES Алгоритм DES представляет собой блочный шифр предназначенный для шифрования данных 64битовыми блоками. DES относится к симметричным алгоритмам т. Фундаментальным строительным блоком Des является применение к тексту единичной комбинации этих методов подстановка а за ней перестановка зависящей от ключа. DES включает 16 раундов одна и та же комбинация методов применяется к открытому тексту 16 раз DES оперирует 64битными блоками открытого текста .

Русский

2013-09-06

44 KB

14 чел.

23. БЛОЧНОЕ КОДИРОВАНИЕ (АЛГОРИТМ DES)

Алгоритм DES  представляет собой блочный шифр, предназначенный  для шифрования данных 64-битовыми блоками. С одного  конца поступает 64-битовый блок открытого текста, а с другого конца выходит 64-битовый блок шифротекста. DES относится к симметричным алгоритмам, т.е. для расшифрования и зашифрования  ипользуються одинаковые алгоритм и ключ ( за исключением небольших различий в процедуре развертки ключа).

Длина ключа равна 56 бит. (ключ обычно представляется 64-битовым числом, но каждый восьмой бит используется для конторля четности и игнорируется.

Фундаментальным  строительным блоком Des является  применение к тексту единичной комбинации этих методов (подстановка, а за ней перестановка ), зависящей от ключа. Такой  блок называется раундом. DES включает 16 раундов, одна и та же комбинация методов применяется к открытому тексту 16 раз

DES  оперирует 64-битными блоками открытого текста . После первоначальной перестановки блок разбивает на правую и левую половины длиной по 32 бита. Затем выполняет 16 раундов одинаковых действий, называемых функцией f, в которых  данные объединяються с ключом. После 16 раунда правая и левая половины объединяются, и алгоритм  завершается заключительной перестановкой(обратной первоначальной).

На каждом раунде (см. рис 3.2.) биты ключа сдвигаются, а затем из 56 битов ключа выбираются 48 битов. Правая половина данных увеличивается до 48 битов путем перестановки с расширением, ксорится с 48 битами смещенного и переставленного ключа, проходит через 8 S-блоков, образуя 32 новых бита, и переставляется снова.  Эти 4 операции выполняються функцией f. Затем результат выполнения   ксорится с левой половиной. В итоге этих действий появляется новая правая половина, а старая правая становится левой.  Эти действия повторяются 16 раз, образуя 16 раундов алгоритма DES.

Начальная перестановка (ее еще называют IP ) выполняется еще до раунда 1, при этом входной блок переставляется.

Преобразование  ключа

Первоначально 64-битовый ключ DES сокращается до 56-битового  отбрасыванием каждого восьмого бита. (см. рис. 3.4.) Эти   биты используются только для контроля  четности, позволяя проверять отсутствие ошибок.

После извлечения 56-битового ключа, для каждого из 16 раундов DES генерируется новый 48-битовый подключ. Эти подключи Ki определяются следующим образом:

  •  56-битовый ключ делится на две 28-битовые половины
  •  две половины сдвигаются налево на 1 или 2 бита, в зависимости от раунда. Этот сдвиг показан в таблице 3.1.

выбираются 48 из 56 битов. Поскольку при этом не только выбирается подмножество битов, но и изменяется их порядок, данная операция называется сжимающей перестановкой. В ее результате появляется набор из 48 битов.

Расширяющая  перестановка

Эта  операция расширяет правую половину данных Ri от 32 битов до 48 битов. Так как при этом не просто повторяются определенные биты, но и изменяется их порядок, эта опрерация называется расширяющей перестановкой. Она решает две задачи:

  •  Приведение размера правой половины в соответствии с ключом для операции XOR.
  •  Получение более длинного результата, который можно будет сжимать по ходу операции подстановки.

Хотя выходной блок больше входного, каждый входной блок генерирует уникальный выходной блок.

Подстановка с помощью S-блоков

Подстановки производится с помощью восьми блоков подстановки или S-блоков (от англ. Substitution boxes). У каждого s-блока 6-битовый вход и 4-битовый выход. 48 битов делятся на восемь. 6-битовых подблоков. Каждый отдельный подблок обрабатывается отдельным S-блоков: 1-й S-блоком 1, 2-й S-блоком  2 и т. д.

Каждый S-блок представляет собой таблицу из 4 строк и 16 столбцов. Элементами блока сложат 4-битовые числа. По шести входным битам S-блока определяются номера столбцов и строк, под которыми следует искать выходное значение. Все 8 S-блоков показаны на рис. 3.9.

Входные биты определяют элемент s-блока особым образом. Рассмотрим 6-битовый вход S-блока: b1,b2,b3,b4,b5,b6. Биты b1 и b6 объединяются, образуя 2-битовое число от 0 до 3, соответствующее строке S-блока. Средние 4 бита, с b2 по b5 объединяются, образуя 4-битовое число от 0 до 15, соответствующее столбцу блока.

Перестановка с помощью Р-блоков

32-битовый выход подстановки с помощью S-блоков перетасовывается в соответствии с Р-блоком. Эта перестановка перемещает  каждый входной бит в другую позицию, ни один бит не используется дважды, ни один бит не отбрасывается. Этот процесс называется прямой перестановкой или просто перестановкой. Наконец, результат перестановки с помощью Р-блоков ксорится с левой половиной исходного 64-битового блока. Затем левая и правая половины меняются местами, и начинается следующий раунд.

Заключительная перестановка

Заключительная перестановка обратна начальной перестановке и показана на рис. 3.10. Обратите внимание: после последнего раунда DES левая и правая половины не  меняются местами. Вместо этого объединеный блок R16L16 используется как вход заключительной перестановки.

Расшифрование DES

Алгоритм DES позволяет использовать для зашифрования или расшифрования блока одну и ту же функцию. Единственное отличие состоит в том, что ключи должны использоваться в обратном порядке. Иными словами, если в раундах зашифрования использовались ключи К1,К2,К3…К16, то ключами расшифрования будут К16,К15,К14…К1. Алгоритм, который создает ключ для каждого раунда, тоже цикличен. Ключ сдвигается направо, а число позиций сдвига равно 0,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

31458. Развитие, его модели и законы. Понятие о саморазвитии. Самоорганизация материальных систем 43 KB
  В результате развития возникает новое качественное состояние объекта. Изменение охватывает все процессы развития вообще. Можно выделить характерные признаки развития: качественный характер изменений их необратимость направленность. В истории философии известны несколько моделей развития моделей диалектики.
31459. Проблема познаваемости мира и ее решение в различных философских системах. Субъект и объект познания. Чувственное познание и его формы 54 KB
  Субъект и объект познания. Локк[эмпиризм сенсуализм] 2агностицизм мир в принципе не познаваем для человека; Юм [человек может иметь дело только со своими ощущениями и за их пределы выйти не способен] критический рационализм [пределы познания в свойствах психич. способностей] Кант догматический рационализм [тождество мышления и действительности] Гегель 3скептицизм отрицает возможность достоверного познания мира В конкретном познавательном акте объектом познания будет тот или иной фрагмент действительности прим. Если же вести речь...
31460. Философия, ее предназначение, функции и роль в обществе. Исторические тенденции в определении предмета философии. Философия и наука. Философия и вненаучное знание 49.5 KB
  Исторические тенденции в определении предмета философии. Предназначение философии Предмет философии – философия – наука которая изучает наиболее общие законы развития природы общества и познания правильное и бесполезное определение. Предмет философии – рассматривает наиболее важные связи в системе мир человек. Назначение философии – поиск удела человека обеспечение его бытия в причудливом мире а в конечном счете в возвышении человека в обеспечении его совершенствования.
31461. Проблема материального и идеального в философии. Основной вопрос философии и два его аспекта. Направления в философии 35.5 KB
  Материя порождает сознание или наоборот что первично необхмо выяснить является ли содержание нашего сознания адекватным отражением внешнего мира или нет познаваем ли мир Материализм исходит из принципа первичности материи по отношю к сознанию: первичность материи означает что она есть абсолютное начало мира сущет объективно незывмо от сознания и в мире ничего нет что не являлось бы материей ее сввом или продуктом ее развя. Идеализм философское мировоззрение признающее сущностной субстанцией мира основой бытия не...
31462. Философия как метод. Различные философские методы. Структура философского знания 34.5 KB
  Различные философские методы. Основными методами философии путями средствами с помощью которых осуществляется философское исследование являются: диалектика; метафизика; догматизм; эклектика; софистика; герменевтика. Диалектика метод философского исследования при котором вещи явления рассматриваются гибко критически последовательно с учетом их внутренних противоречий изменений развития причин и следствий единства и борьбы противоположностей.
31463. Философия и мировоззрение. Мировоззрение: структура, функции, типология, классификация. Философия как теоретическое ядро и рефлексивно-рациональная форма выражения мировоззрения 30.5 KB
  Философия и мировоззрение. Мировоззрение: структура функции типология классификация. Философия как теоретическое ядро и рефлексивнорациональная форма выражения мировоззрения Мировоззрение – совсть наиб. Философия и есть мировоззрение.
31464. Религиозно-философские воззрения Древней Индии. Религиозно-философская мысль Древнего Китая 45 KB
  В основе периодизации древнеиндийской философии лежат различные источники философской мысли известные как в древности так и в современную эпоху. В соответствии с данными источников в древнеиндийской философии выделяются три основных этапа: XV VI вв. Наибольший интерес у исследователей древнеиндийской философии вызывают заключительные части Вед Упанишады дословно с санскрита сидение у ног учителя в которых дается философская трактовка содержания Вед. Наиболее известными источниками философии Древней Индии второго эпического...
31465. Характерные черты древнегреческой философии. Общая характеристика школ и направлений античной философии 39.5 KB
  Характерные черты древнегреческой философии. Общая характеристика школ и направлений античной философии. Классический сократический период время расцвета древнегреческой философии совпавшее с расцветом древнегреческого полиса. Для эллинистического периода периода кризиса полиса и образования крупных государств в Азии и Африке под властью греков и во главе с соратниками Александра Македонского и их потомками характерно: распространение антиобщественной философии киников; зарождение стоического направления...
31466. Основные проблемы античной философии (общая характеристика). Античная философия досократического периода 45.5 KB
  Проблемы античной философии. Совокупную проблематику античной философии можно тематически определить следующим образом: космология натурфилософы в ее контексте тотальность реального виделась как “physis†природа и как космос порядок основной вопрос при этом: Как возник космос; мораль софисты была определяющей темой в познании человека и его специфических способностей; метафизика Платон декларирует существование интеллигибельной...