Dane tabelaryczne algorytmu DES

W poniższym artykule znajdują się dane tabelaryczne niezbędne do implementacji algorytmu DES a także pomocne podczas jego kryptoanalizy.

Permutacja początkowa (IP)

Permutacja początkowa

Permutacja początkowa przeprowadzana jest na wszystkich blokach danych przed pierwszym cyklem szyfrowania. Jej celem nie jest zwiększenie bezpieczeństwa szyfru lecz ułatwienie wprowadzania danych i szyfrogramu do układu.

Permutacja początkowa

58	50	42	34	26	18	10	2	60	52	44	36	28	20	12	4
62	54	46	38	30	22	14	6	64	56	48	40	32	24	16	8
57	49	41	33	25	17	9	1	59	51	43	35	27	19	11	3
61	53	45	37	29	21	13	5	63	55	47	39	31	23	15	7

Powyższą tabelę odczytujemy od lewej do prawej, z góry na dół. Permutowanie bitów wygląda następująco: na miejsce bitu pierwszego wstawiamy bit 58, na miejsce bitu drugiego wstawiamy bit 50. Analogicznie postępujemy z pozostałymi bitami.

Permutacja końcowa (IP^-1)

Permutacja końcowa

Permutacja końcowa wykonywana jest po ostatnim cyklu szyfrowania. Jest odwrotnością permutacji początkowej.

Permutacja końcowa

40	8	48	16	56	24	64	32	39	7	47	15	55	23	63	31
38	6	46	14	54	22	62	30	37	5	45	13	53	21	61	29
36	4	44	12	52	20	60	28	35	3	43	11	51	19	59	27
34	2	42	10	50	18	58	26	33	1	41	9	49	17	57	25

Permutacja rozszerzająca (E)

Permutacja rozszerzona

Permutacja rozszerzająca stosowana jest podczas rozszerzania prawej połowy danych z 32 bitów do 48 bitów.

Permutacja rozszerzona

32	1	2	3	4	5	4	5	6	7	8	9
8	9	10	11	12	13	12	13	14	15	16	17
16	17	18	19	20	21	20	21	22	23	24	25
24	25	26	27	28	29	28	29	30	31	32	1

Permutacja klucza 1 (PC-1)

Permutacja PC-1 jest stosowana do wybrania 56 z 64 bitów klucza, który jest później dzielony na dwie części w celu dokonania niezależnych cyklicznych przesunięć bitów.

PC-1

Lewa część
57	49	41	33	25	17	9
1	58	50	42	34	26	18
10	2	59	51	43	35	27
19	11	3	60	52	44	36
Prawa część
63	55	47	39	31	23	15
7	62	54	46	38	30	22
14	6	61	53	45	37	29
21	13	5	28	20	12	4

Permutacja klucza 2 (PC-2)

Permutacja PC-2 wybiera do szyfrowania 48 z 56 bitów klucza wygenerowanego dla danej rundy.

PC-2

14	17	11	24	1	5
3	28	15	6	21	10
23	19	12	4	26	8
16	7	27	20	13	2
41	52	31	37	47	55
30	40	51	45	33	48
44	49	39	56	34	53
46	42	50	36	29	32

Permutacja P-bloku

Permutacja P-bloku

Permutacja w P-blokach wykonywana jest po przejściu danych przez S-bloki.

P

16	7	20	21	29	12	28	17
1	15	23	26	5	18	31	10
2	8	24	14	32	27	3	9
19	13	30	6	22	11	4	25

Struktura S-boksów

Podczas szyfrowania w S-boksach ma miejsce operacja podstawiania: za każde sześć bitów wejściowych podstawiamy cztery bity wyjściowe. Jeżeli bity wejściowe oznaczymy kolejno a1, a2, a3, a4, a5, a6 to bity a1 oraz a6 tworzą 2-bitową liczbę określającą wiersz, natomiast bity a2, a3, a4 oraz a5 tworzą liczbę 4-bitową określającą kolumnę (zarówno kolumny jak i wiersze numerujemy od zera). Na przecięciu określonego w ten sposób wiersza i kolumny znajduje się liczba wyjściowa bloku. Przykładowo, jeżeli na wejście pierwszego S-boksa podamy następujący ciąg bitów: 101010 to liczbą wyjściową będzie 0110.

S-boksy

S1
	x0000x	x0001x	x0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	x1000x	x1001x	x1010x	x1011x	x1100x	x1101x	x1110x	x1111x
0yyyy0	14	4	13	1	2	15	11	8	3	10	6	12	5	9	0	7
0yyyy1	0	15	7	4	14	2	13	1	10	6	12	11	9	5	3	8
1yyyy0	4	1	14	8	13	6	2	11	15	12	9	7	3	10	5	0
1yyyy1	15	12	8	2	4	9	1	7	5	11	3	14	10	0	6	13
S2
	x0000x	x0001x	x0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	x1000x	x1001x	x1010x	x1011x	x1100x	x1101x	x1110x	x1111x
0yyyy0	15	1	8	14	6	11	3	4	9	7	2	13	12	0	5	10
0yyyy1	3	13	4	7	15	2	8	14	12	0	1	10	6	9	11	5
1yyyy0	0	14	7	11	10	4	13	1	5	8	12	6	9	3	2	15
1yyyy1	13	8	10	1	3	15	4	2	11	6	7	12	0	5	14	9
S3
	x0000x	x0001x	x0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	x1000x	x1001x	x1010x	x1011x	x1100x	x1101x	x1110x	x1111x
0yyyy0	10	0	9	14	6	3	15	5	1	13	12	7	11	4	2	8
0yyyy1	13	7	0	9	3	4	6	10	2	8	5	14	12	11	15	1
1yyyy0	13	6	4	9	8	15	3	0	11	1	2	12	5	10	14	7
1yyyy1	1	10	13	0	6	9	8	7	4	15	14	3	11	5	2	12
S4
	x0000x	x0001x	x0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	x1000x	x1001x	x1010x	x1011x	x1100x	x1101x	x1110x	x1111x
0yyyy0	7	13	14	3	0	6	9	10	1	2	8	5	11	12	4	15
0yyyy1	13	8	11	5	6	15	0	3	4	7	2	12	1	10	14	9
1yyyy0	10	6	9	0	12	11	7	13	15	1	3	14	5	2	8	4
1yyyy1	3	15	0	6	10	1	13	8	9	4	5	11	12	7	2	14
S5
	x0000x	x0001x	x0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	x1000x	x1001x	x1010x	x1011x	x1100x	x1101x	x1110x	x1111x
0yyyy0	2	12	4	1	7	10	11	6	8	5	3	15	13	0	14	9
0yyyy1	14	11	2	12	4	7	13	1	5	0	15	10	3	9	8	6
1yyyy0	4	2	1	11	10	13	7	8	15	9	12	5	6	3	0	14
1yyyy1	11	8	12	7	1	14	2	13	6	15	0	9	10	4	5	3
S6
	x0000x	x0001x	x0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	x1000x	x1001x	x1010x	x1011x	x1100x	x1101x	x1110x	x1111x
0yyyy0	12	1	10	15	9	2	6	8	0	13	3	4	14	7	5	11
0yyyy1	10	15	4	2	7	12	9	5	6	1	13	14	0	11	3	8
1yyyy0	9	14	15	5	2	8	12	3	7	0	4	10	1	13	11	6
1yyyy1	4	3	2	12	9	5	15	10	11	14	1	7	6	0	8	13
S7
	x0000x	x0001x	x0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	x1000x	x1001x	x1010x	x1011x	x1100x	x1101x	x1110x	x1111x
0yyyy0	4	11	2	14	15	0	8	13	3	12	9	7	5	10	6	1
0yyyy1	13	0	11	7	4	9	1	10	14	3	5	12	2	15	8	6
1yyyy0	1	4	11	13	12	3	7	14	10	15	6	8	0	5	9	2
1yyyy1	6	11	13	8	1	4	10	7	9	5	0	15	14	2	3	12
S8
	x0000x	x0001x	x0010x	x0011x	x0100x	x0101x	x0110x	x0111x	x1000x	x1001x	x1010x	x1011x	x1100x	x1101x	x1110x	x1111x
0yyyy0	13	2	8	4	6	15	11	1	10	9	3	14	5	0	12	7
0yyyy1	1	15	13	8	10	3	7	4	12	5	6	11	0	14	9	2
1yyyy0	7	11	4	1	9	12	14	2	0	6	10	13	15	3	5	8
1yyyy1	2	1	14	7	4	10	8	13	15	12	9	0	3	5	6	11

Przesunięcia klucza

W każdej rundzie dokonywane jest cykliczne przesunięcie każdej połówki klucza o określoną liczbę bitów w lewo.

Przesunięcia klucza

Numer rundy	Liczba bitów
1	1
2	1
3	2
4	2
5	2
6	2
7	2
8	2
9	1
10	2
11	2
12	2
13	2
14	2
15	2
16	1

Bibliografia

• National Institute of Standards and Technology (NIST): Data Encryption Standard (DES). 1993.