Упрощенный алгоритм DES ( S - DES )

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 8Следующая ⇒

На рис.1 показана общая структура упрощенного алгоритма DES (S-DES). Данный алгоритм получает на входе 8-битовый блок открытого текста (например, 10111101) и 10-битовый ключ, а на выходе генерируется 8-битовый блок шифрованного текста. Алгоритм дешифрования S-DES в качестве исходных данных использует 8-битовый блок шифрованного текста и тот же 10-битовый ключ, который применялся для шифрования, а в результате работы алгоритм дешифрования должен генерировать 8-битовый блок открытого текста.

1. Алгоритм шифрования включает последовательное выполнение пяти операций: начальной перестановки IP,

2. сложной функции f_к, являющейся композицией операций перестановки и подстановки и зависящей от полученного ключа,

3. перестановки SW, при которой две половинки последовательности данных просто меняются местами,

4. функции f_к,

5. перестановки, обратной начальной (IP^-1).

Использование нескольких последовательных перестановок и подстановок приводит к получению алгоритма, значительно более сложного для криптоанализа.

Функция f_к использует в качестве исходных данных не только шифруемый текст, но и 8-битовый ключ. Алгоритм можно построить так, чтобы он работал с 16-битовым ключом, состоящим из двух 8-битовых подключей, применяемых по отдельности каждый для своего вызова функции f_к. Можно использовать и 8-битовый ключ, для чего просто следует ввести его дважды. Наконец, можно прибегнуть к комбинированному решению, когда требуется 10-битовый ключ, из которого генерируются два 8 -битовых, как показано на рис. 3.1. В этом случае ключ сначала преобразуется путем перестановки (P10). После этого применяется операция сдвига, а полученные в ее результате данные поступают на вход перестановки (Р8), которая генерирует первый 8-битовый подключ (К₁). Те же полученные в результате операции сдвига данные поступают на вход другой операции сдвига и другой функции перестановки (Р8), в результате чего генерируется второй подключ (К₂).

Данный алгоритм можно представить в виде композиции функций:

IP ^-1 о f_к2 о SW о f_к1 о IP,

или, иначе,

шифрованный текст = IP ^-1( f_к2 (SW (f_к1, (IP (открытый текст))))),

где

К₁ = Р8(сдвиг(Р10(ключ))),

К₂ = Р8(сдвиг(сдвиг(Р10(ключ)))).

Процесс дешифрования, также представленный на рис. 1, по сути, является процессом, обратным процессу шифрования:

открытый текст = IP^-1 (f_к1 (SW (f_к2 (IP (шифрованный текст))))).

Рис. 1. Схема упрощенного алгоритма DES

Вычисление ключей S - DES

В алгоритме S-DES используется 10-битовый ключ, который должен быть как у отправителя, так и у получателя сообщения. Из этого ключа на определенных этапах шифрования и дешифрования генерируется два 8-битовых подключа. На рисунке 2 представлена схема вычисления ключей.

Рис.2. Вычисление ключей S-DES.

Сначала выполняется перестановка битов ключа следующим образом. Если 10-битовый ключ представить в виде (k₁ , k₂, k₃, k₄, k₅, k₆, k₇, k₈, k₉, k₁₀), то перестановку P10 можно задать формулой

Р10(k₁ , k₂, k₃, k₄, k₅, k₆, k₇, k₈, k₉, k₁₀) = (k₃,k₅,k₂,k₇,k₄,k₁₀,k₁,k₉,k₈,k₆).

Можно также представить перестановку Р10 в следующей табличной форме.

Таблица1. перестановка Р10

Р10
3	5	2	7	4	10	1	9	8	6

Эту таблицу следует читать слева направо. Каждый ее элемент идентифицирует позицию бита исходных данных в генерируемой выходной последовательности. Иными словами, первым битом в выходной последовательности будет третий бит исходной последовательности, вторым — пятый и т.д.

Например, в соответствии с данной таблицей ключ (1010000010) будет преобразован к виду (1000001100). После этого отдельно для первых пяти битов и отдельно для вторых выполняется циклический сдвиг влево (LS-1), который еще называют вращением. В нашем случае в результате будет получена последовательность (00001 11000).

Затем применяется перестановка Р8, в результате которой из 10-битового ключа сначала выбираются, а затем переставляются 8 битов по следующему правилу (Таблица 2).

Таблица 2. Перестановка Р8

Р8
6	3	7	4	8	5	10	9

В результате этой операции получается первый подключ (К₁). В нашем примере он будет иметь вид (10100100).

Теперь нужно вернуться к двум 5-битовым строкам, полученным в результате применения функций LS-1, и выполнить с каждой из этих строк циклический сдвиг влево на две позиции (LS-2). В нашем конкретном случае значение (00001 11000) будет преобразовано к виду (00100 00011). Наконец, применив к полученной в результате последовательности перестановку Р8, получим подключ К₂. Для нашего примера результатом будет (01000011).

Шифрование S - DES

Как уже упоминалось, процесс шифрования представляет собой последовательное выполнение пяти операций, которые рассмотрим каждую в отдельности.

Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 1704; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!