DES算法步骤学习 ，及流程剖析
DES算法步骤学习 ，及流程剖析
DES（Data Encryption Standard）算法是一种对称加密算法，广泛应用于数据加密领域。本文将详细介绍DES算法的各个步骤，包括初始置换、16轮次加密、密钥生成以及解密算法。
密钥：8个字节共64位的工作密钥
明文：8个字节共64位需要被加密的数据
密文：8个字节共64位需要被解密的数据
一、初始置换（IP置换）：将输入的64位明文块进行置换和重新排列，生成新的64位数据块。
目的：增加加密的混乱程度，使明文中的每一位都能够对后面的加密过程产生影响，提高加密强度。
我们将把64位的顺序按下表中规定的顺序放置，图中的数字是在64位明文中每个比特的索引位置。注意，在DES中，这个置放规则是固定的。
二：16轮次加密
2、加密轮次：DES加密算法共有16个轮次，每个轮次都包括四个步骤：
a. E盒扩展，将64位数据块分为左右两个32位块L,R0。（后续要进行16个轮次的加密，K1~k16秘钥均为48位，但是R0为32位，所以首先要经过E盒的扩展，得到48位R0的数据）
b. 右侧32位块作为输入，经过扩展至48位，外面两列为新增。
3）扩展的48位与密钥48位进行异或
异或：两者相等为0,不等为1
假如得到结果为：
2)再经过S盒进行压缩，将48bit的数据压缩为32bit，例如块1：
3)分别将每一个块的进行S盒后，得到32bit数据，再经过P盒置换得到值后
至此，一轮循环已经完成。得到的结果需要和L0异或,结果赋给R1进行16次迭代运算，得到了R16和L16，将两者拼接到一起后再进行逆置换，即可得到最终密文
表达式为：(左部，右部)=(Li ,Ri )=(Ri ,Li−1 ⨁f(Ri−1 ,ki ))
⨁模2加：0+0=0；0+1=1+0=1；1+1=0f(Ri−1 ,ki ):表示在密钥ki 的影响下Ri−1 的值。
这里的ki 是由64bit密钥产生的子密钥，ki 是48bit。
DES的核心在于f(Ri−1 ,ki )函数的功能。f函数是将32bit的输入转化为32bit的输出。其中涉及到了扩展和压缩。扩展是为了能和ki 进行模2加，压缩是为了最后要输出32bit
三、将64bit的初始密钥生成16组48bit的圈密钥（子密钥）
DES的初始64位密钥通过置换选择PC-1得到有效的56位密钥。
这56位分为2个28位数据C0和D0。每轮迭代中Ci-1和Di-1分别循环左移1位或2位，移位后的值作为下一轮的输入，同时也作为置换选择PC-2的输入，通过置换选择PC-2产生一个48位的输出，即为一个子密钥。64位密钥生成了16个48位的子密钥。
PC−1为，置换选择算法1（由64位筛选出56位）；
C 和 D 是 两 个 寄 存 器 ； \color{blue}{\color{red}C和D}是两个寄存器；C和D是两个寄存器；
L S 为 移 位 运 算 （ 循 环 左 移 ） \color{blue}{\color{red}LS}为移位运算（循环左移）LS为移位运算（循环左移）
P C − 2 为 ， 置 换 选 择 算 法 2 （ 由 58 位 选 出 48 位 的 圈 密 钥 ）
置换选择1（PC−1）
抛去每个字节的最高位，即，第8，16，24，32，40，48，56，64位，只选择剩余的56位，被抛去的字节本来就是奇偶校验位。（用于验证完整性）
将剩余的比特数，按照一定的规则，进行相应的置换。
置换后，分别放在两个寄存器C和D中
置换后的前28bit放在C寄存器中，其余的放在D寄存器中。
移位（LS）【两个28位密钥的寄存器循环左移】
规 则 ： 第 1 ， 2 ， 9 ， 16 圈 左 移 1 位 ； 其 余 都 左 移 2 位 。
LS1 、LS2 、LS9 、LS16 左移1位，其余LSi 左移2位
最后16圈左移结束后，移位数正好等于28
置 换 选 择 （ P C − 2 ） 【 由 56 位 得 到 48 位 】
四、脱密算法
参考：信息安全密码学：DES算法的核心 E盒、S盒、P盒_s盒运算规则-CSDN博客