S-DES

简介

S-DES是一种简化版本的DES，用于教学目的。其通过置换、代换、密钥生成和简单的加密轮实现基本加密逻辑。

实现逻辑

1.密钥生成

• 首先生成一个10位初始秘钥，分为左右两部分，各5位

• 将左右两部分分别左移1位，得到两个新的5位秘钥

• 将左右两个新的秘钥和为一个10位秘钥

• 通过置换表得到$ K_1 $

• 将左右两部分分别左移2位，得到两个新的5位秘钥

• 将左右两个新的秘钥和为一个10位秘钥,并通过置换表生成$ K_2 $

2.加密过程

• 第一步 将明文分块得到多个8位明文块，不足的部分用0补齐

• 将明文块通过初始置换表得到$ IP $

• 将$ IP $分为左右两部分，各4位

• 将右部分通过扩展置换表得到8位

• 将$ E(R) $和$ K_1 $异或得到8位

• 将异或结果分为两部分，各4位

• 将两部分分别通过S盒组合得到4位

• 将S盒置换结果和左部分异或得到新的右部分

• 将新的右部分作为左部分，与原来的右部分组合得到新的IP

• 第二步 交换左右两部分

• 重复第一步

• 第三步 通过$ IP^{-1} $得到密文

解释一下S盒代换

假设：扩展异或后的输入为 10101100。 子密钥 𝐾1=10100100

• 步骤 1：分组 前4位：1010 -> 输入 S0。

• 后4位：1100 -> 输入 S1。

• 步骤 2：查表 S0 查表： 行号：10（十进制 2），列号：01（十进制 1）。

• S0 输出：10。

• S1 查表： 行号：11（十进制 3），列号：00（十进制 0）。

• S1 输出：10。

• 步骤 3：合并与置换 合并 S0 和 S1 输出：1010。

• 对 1010 应用 P4 置换（[2, 4, 3, 1]）：

• 输入：1010。

• 输出：0101。

• 结果S盒代换的最终输出为 0101。

解密过程

• 与加密过程相同，只是密钥的使用顺序相反，即先使用$ K_2 $再使用$ K_1 $

注

DES和S-DES中的 交换 过程即 Feistel 结构，保证了每一轮都可以影响最终加密的结果