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