S-DES加密算法-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了S-DES加密算法。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一、S-DES

S-DES 是一种简化版的数据加密标准。相对于 DES 来说，S-DES 更加简单、快速、高效，可以用于学习加密算法的入门课程。

二、加密和解密步骤

使用 S-DES 进行加密和解密的步骤如下：

初始置换（IP）
- 将 8 位明文分为左右两部分，各 4 位，进行初始置换，得到置换后的左右两部分。
轮函数（F）
- 对置换后的右半部分进行扩展置换（E-P），将其扩展为 8 位。
- 将扩展后的结果与轮密钥 K1 进行异或运算，再将异或的结果拆分成 2 个 4 位的块。
- 将这 2 个块分别通过 S 盒代替（S0 和 S1），然后再进行 P4 置换，最后将 P4 置换后的结果与左半部分进行异或，得到 F 函数输出的结果。

S盒运算规则(具体见案例)：

将第1和第4的输入比特做2—bit数，指示为S盒的一个行；

将第2和第3的输入比特作为S盒的一个列;

其中S0查表需要E-P和K的异或的结果的前4位，S1为后4位。

如S1=1101 ，第1个数和第四个数代表要查的行，第2个数和第3个数代表要查的列，即11行(第3行)，第10列(第2列)，查询矩阵的结果是1，即01。

注意矩阵的起始行列都是第0行(列)

轮秘钥生成
- 根据初始密钥生成 2 个 8 位的密钥（K1 和 K2）。
- 首先对初始密钥进行 P10 置换，并将置换后的结果分为左右两部分，各 5 位。
- 接下来对左右两部分进行循环左移，得到移位后的结果。
- 最后将左右两部分合并，并进行 P8 置换，得到 K1。
- 对 K1 进行循环左移，并进行 P8 置换，得到 K2。

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加密和解密
- 将明文通过初始置换（IP）得到左右两部分。
- 然后进行 2 轮加密/解密操作，每轮操作包括以下步骤：
  - 将右半部分作为输入，通过 F 函数得到输出。
  - 将 F 函数的输出与左半部分进行异或运算，得到新的右半部分。
  - 将原来的右半部分作为新的左半部分。
  - 如果是加密操作，则使用 K1 进行第一轮加密，使用 K2 进行第二轮加密；如果是解密操作，则使用 K2 进行第一轮解密，使用 K1 进行第二轮解密。
  - 将左右两部分交换，再进行一次初始置换逆置换（ $IP^{-1}$ )，得到密文或明文。

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三、案例

密钥生成

问题描述：S-DES加密， $密匙 K = (10100, 00010), P 10 = (3, 5, 2, 7, 4, 10, 1, 9, 8, 6), P 8 = (6, 3, 7, 4, 8, 5, 10, 9) 则 K 1, k 2$ 分别为？

计算P10后的密匙

$K (P 10)$ :10100 00010 (3,5,2,7,4 10,1,9,8,6)=10000 01100

计算 $K 1$

左四位、右四位 $L S - 1$ 后合并：00001 11000

$K 1 (P 8)$ :00001 11000 (6,3,7,4, 8,5,10,9)=1010 0100

计算 $K 2$

在已经 $L S - 1$ 的基础上 $L S - 2$ : 00100 00011

$K 2 (P 8)$ :00100 00011(6,3,7,4, 8,5,10,9)=0100 0011