Упрощень Data Encryption Standart

Реферат на тему:

Спрощений Data Encryption Standart.

На рисунку 1 наведена структура спрощеної схеми шифрування DES (Data Encryption Standart). На вхід схеми кодування подається 8 бітовий відкритий текст та 10 бітовий ключ. Результатом роботи схеми є 8 бітовий шифротекст. Схема декодування приймає на вхід 8 бітовий шифротекст та 10 бітовий ключ та виробляє на виході 8 бітовий відкритий текст.

Рисунок 1. Спрощена схема DES.

Алгоритм кодування складається із 5 функцій: початкової перестановки IP, функції fK, яка включає в себе як перестановку так і заміну, просту перестановку SW, яка переставляє праву та ліву частини даних, знову функцію fK, та кінцеву перестановку IP-1. Алгоритм кодування можна записати наступним чином:

шифротекст = IP-1 (fK2 (SW (fK1 (IP (відкритий текст))))).

При цьму ключі K1 та K2 визначаються як.

K1 = P8 (Зсув (P10 (ключ))),.

K2 = P8 (Зсув (Зсув (P10 (ключ)))).

Алгоритм декодування має вигляд:

відкритий текст = IP-1 (fK1 (SW (fK2 (IP (шифротекст))))).

Генерація ключа Перестановка P10 має вигляд: (3, 5, 2, 7, 4, 10, 1, 9, 8, 6), тобто.

P10(k1, k2, k3, k4, k5, k6, k7, k8, k9, k10) = (k3, k5, k2, k7, k4, k10, k1, k9, k8, k6).

Перестановка P8 визначається як (6, 3, 7, 4, 8, 5, 10, 9).

Рисунок 2. Генерація ключів Блок LS-1 виконує циклічний зсув вліво на 1 біт, а блок LS-2 — циклічний зсув вліво на 2 біти.

Алгоритм кодування Вхідний відкритий 8 бітовий текст спочатку подається на перестановку IP:

IP = (2, 6, 3, 1, 4, 8, 5, 7).

В кінці алгоритму буде використана обернена перестановка IP-1:

IP-1 = (4, 1, 3, 5, 7, 2, 8, 6).

При цьому справедлива рівність: IP-1 (IP (X)) = X.

Рисунок 3. Детальна схема шифрування DES.

Функція fK є комбінацією функцій перестановки та заміни. Позначимо через Lта R ліві та відповідно праві 4 біти 8 — бітового входу до fK. Якщо позначити через F відображення 4 бітових слів у 4 бітові (не обов’язкого взаємно однозначне), то функцію fK можна визначити так:

*.

.

¦

x00AA.

^.

" .

".

x02DC.

x0153.

x017E.

*.

.

:

<

>

B.

D.

F.

H.

J.

J.

L.

N.

P.

R.

T.

V.

X.

Z.

^.

" .

b.

d.

f.

h.

j.

l.

x00A8.

x00AA.

>R) = (L xF0C5xF020F (R, Ki), R).

Опишемо структуру відображення F. Блок розширення / перестановки E/P, який на вхід приймає 4 бітове число, має вигляд E / P = (4, 1, 2, 3, 2, 3, 4, 1). Після операції XOR результату блоку E / P з одним із підключей, ліві 4 біти подаються на таблицю S0, а праві 4 біти — на матрицю S1.

На вхід S матриці подається 4 бітове число. Перший та четвертий біти утворюють двобітове число — номер рядка, а другий та третій біти — номер стовпчика. Наприклад, якщо на вхід матриці S1 подається 1011, то знаходимо число, яке знаходиться в матриці S1 на перетині рядка 11 (третій) та стовпчика 01 (перший). Це число 1 (нумерація рядків та стовпчиків починається з 0). Результатом проходження інформації через S матрицю є двобітове число. Отже S1(1011) = 01.

Результат роботи S матриць подається на перестановку P4 = (2, 4, 3, 1).

Функція SW міняє місцями праві та ліві 4 біти.

Структура S матриці.

Нехай S (a, b, c, d) = (q, r). q та r є нелінійними функціями від a, b, c, d. Наприклад, в матриці S0 результуючі біти зв’язані з вхідними наступними нелінійними рівняннями:

q = abcd + ab + ac + b + d.

r = abcd + abd + ab + ac + ad + a + c + 1.

IP.

8 бітовий відкритий текст.

fK.

SW.

fK.

IP-1.

8 бітовий шифротекст.

P8.

Зсув.

P10.

10 бітовий ключ Зсув.

P8.

8 бітовий шифротекст.

IP-1.

fK.

SW.

fK.

8 бітовий відкритий текст.

IP.

K1.

K2.

K2.

K1.

кодування декодування.

P10.

10 бітовий ключ.

LS-1.

LS-1.

P8.

LS-2.

LS-2.

K1.

P8.

K2.

IP.

E / P.

K1.

S0.

S1.

P4.

P4.

S1.

S0.

E / P.

K2.

IP-1.

відкритий текст шифротекст.

fK.

fK.

SW.

F.

F.