Алгоритм формирования ключей в процессе функционирования DES

Кафедра: АСОИиУ

Лабораторная работа

«Алгоритм формирования ключей в процессе функционирования DES»

по дисциплине

«Методы и средства защиты информации»

Москва 2009 г.

• Техническое задание 3
• Алгоритм формирования ключей в процессе функционирования DES. 3
• Работа алгоритма 4
• 1 шаг. Перестановки битов ключа с использованием таблицы перестановок. 5
• 2 шаг. Разбиение ключа. 6
• 3 шаг. Создание 16-ти подключей путем сдвига. 7
• 4 шаг. Перестановка битов ключа с использованием таблицы PC1. 8
• Исходный код 9
• Пример работы программы 15

Техническое задание

1. Реализовать алгоритм формирования ключей в процессе функционирования DES на языке программирования C++.

2. Провести тест программы.

Алгоритм формирования ключей в процессе функционирования DES

Формирование ключей — алгоритм, позволяющий получить по относительно короткому ключу шифрования последовательность раундовых ключей.

Входные данные: Ключ состоит из 8 символов или 8 байт. Соответственно ключ имеет размер 64 байта. Но размер ключа используется только для записи (для организации данных). Фактически, каждый 8 бит отбрасывается и эффективный размер ключа — 56 бит.

Работа алгоритма

1 шаг. Перестановки битов ключа с использованием таблицы перестановок.

Для примера введем:

olga1234

Заданный ключ в двоичном представлении:

В начале над ключом шифра выполняется операция B, которая сводится к выбору определенных бит и их перестановке, как это показано в таблицей. Причем, первые четыре строки определяют, как выбираются биты последовательности C (0) (первым битом C (0) будет бит 57 бит ключа шифра, затем бит 49 и т. д., а последними битами биты 44 и 36 ключа шифра), а следующие четыре строки — как выбираются биты последовательности D (0) (т.е. последовательность D (0) будем состоять из битов 63,55,…, 12, 4 ключа шифра).

В результате перестановки ключ будет выглядеть так:

2 шаг. Разбиение ключа

На этом шаге осуществляется разбиение ключа на 2 половины C₀ и D₀. Каждая половина содержит 28 бит.

C₀:

D₀:

3 шаг. Создание 16-ти подключей путем сдвига

После определения C (0) и D (0) рекурсивно определяются C (i) и D (i), i=1,2,…, 16. Для этого применяются операции сдвига влево на один или два бита в зависимости от номера шага итерации, как это показано в таблице «Функция сдвига Si». Операции сдвига выполняются для последовательностей C (i) и D (i) независимо. Например, последовательность C (3) получается, посредством сдвига влево на две позиции последовательности C (2), а последовательность D (3) — посредством сдвига влево на две позиции последовательности D (2). Следует иметь в виду, что выполняется циклический сдвиг влево. Например, единичный сдвиг влево последовательности C (i) приведет к тому, что первый бит C (i) станет последним и последовательность бит будет следующая: 2,3,…, 28,1.

Таблица «Функция сдвига Si»

В результате сдвига получаем следующие пары

4 шаг. Перестановка битов ключа с использованием таблицы PC1

До финальной перестановки битов ключей, необходимо слияние каждой пары данных. После того, как для каждого битового блока C_nD_n, где 1<=n<=16 осуществиться соответствующая перестановка по таблице (см ниже), формируя ключи. Только 48 бит каждой объединенной пары сохраняется в перестановленном ключе.

Все подключи:

K₁: 111 001 111 101 001 092 243 074 060 157 634 973 361 267 277 824

K₂: 111 001 101 101 001 107 721 237 540 316 952 537 235 177 078 784

K₃: 101 011 111 101 001 117 515 036 501 726 181 191 184 008 871 936

K₄: 1 111 100 101 001 111 071 266 220 861 411 838 578 514 722 816

K₅: 1 111 100 101 100 110 938 648 569 921 509 201 795 832 872 960

K₆: 111 110 110 100 111 011 766 109 170 246 261 414 270 337 024

K₇: 111 100 110 110 110 010 880 971 150 177 903 362 975 989 760

K₈: 10 111 100 010 110 110 009 909 817 545 550 520 596 475 936 768

K₉: 10 110 111 010 110 109 478 352 929 600 940 579 708 683 157 504

K₁₀: 110 110 001 010 110 006 507 254 065 878 814 590 007 093 755 904

K₁₁: 111 100 001 010 111 018 488 754 359 724 041 485 134 021 525 504

K₁₂: 111 100 011 011 111 006 933 689 321 523 306 216 537 517 457 408

K₁₃: 111 000 011 011 011 000 939 049 842 415 079 330 264 872 124 416

K₁₄: 111 001 001 101 010 998 059 482 094 711 931 670 654 892 376 064

K₁₅: 111 001 111 101 001 092 243 074 060 157 634 973 361 267 277 824

K₁₆: 111 001 101 101 001 107 721 237 540 316 952 537 235 177 078 784

Исходный код

#include

#include

#include

#include

int main (int argc, char *argv[]) {

int

i, b, y, r, j, v, p, m, l, f, u, k, a, s, q, D[100] [100], Y[100] [100], U[100] [100], X[1000] [1000], E[100] [100], G[100] [100], W[100] [100], P[100] [1 $

double z;

int key[16]={1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1};

char A[1000];

char B[200];

char N[200];

char T[200];

char C[1000];

char Z[43];

char R[43];

char L[43];

char *str2;

char *str;

char *str1;

char *str3;

char *str4;

char *str5;

char d[100];

printf («nVvedite keyn»);

str=(char *) (malloc (1000));

for (i=0; i<1000; i++) {

scanf («%c»,&str[i]);

if (str[i]==(char) 10) {

m=i;

break;

}

if (str[i]==(char) 32) {

str[i]=157;}

}

if (m≠8) {

printf («nKey neverenn»);

}

for (i=0; i

A[i]=str[i]; }

for (i=0; i

B[i]=(int) A[i];

printf («%dn», B[i]);

}

for (i=0; i

f=B[i];

for (j=0; j<8; j++) {

if (f<1) {

X[j] [i]=0;

goto Metka;}

s=f/2;

/*printf («%d», s);*/

z=fmod (f, 2);

if (z≠0)

X[j] [i]=1;

else

X[j] [i]=0;

f=s;

Metka:printf («%d», X[j] [i]);}

printf («n»);

}

printf («n»);

k=0;

for (i=0; i

k=i*8;

for (j=0; j<8; j++) {

N [j+k]=X [8-j-1] [i];

}

}

for (i=0; i<64; i++) {

printf («%d», N[i]);}

printf («n»);

C[0]=N[57]; C[1]=N[49]; C[2]=N[41]; C[3]=N[33]; C[4]=N[25]; C[5]=N[17]; C[6]=N[9]; C[7]=N[1];

C[8]=N[58]; C[9]=N[50]; C[10]=N[42]; C[11]=N[34]; C[12]=N[26]; C[13]=N[18]; C[14]=N[10];

C[15]=N[2]; C[16]=N[59]; C[17]=N[51]; C[18]=N[43]; C[19]=N[35]; C[20]=N[27]; C[21]=N[19];

C[22]=N[11]; C[23]=N[3]; C[24]=N[60]; C[25]=N[52]; C[26]=N[44]; C[27]=N[36]; C[28]=N[63];

C[29]=N[55]; C[30]=N[47]; C[31]=N[39]; C[32]=N[31]; C[33]=N[23]; C[34]=N[15]; C[35]=N[7];

C[36]=N[62]; C[37]=N[54]; C[38]=N[46]; C[39]=N[38]; C[40]=N[30]; C[41]=N[22]; C[42]=N[14];

C[43]=N[6]; C[44]=N[61]; C[45]=N[53]; C[46]=N[45]; C[47]=N[37]; C[48]=N[29]; C[49]=N[21];

C[50]=N[13]; C[51]=N[5]; C[52]=N[28]; C[53]=N[20]; C[54]=N[12]; C[55]=N[4];

for (i=0; i<56; i++) {

printf («%d», C[i]);

}

for (i=0; i<56; i++) {

if (i<28) {

Z[i]=C[i]; }

if (i>27) {

R [i-28]=C[i]; }

}

printf («n»);

for (i=0; i<28; i++) {

printf («%d», Z[i]);}

printf («n»);

for (i=0; i<28; i++) {

printf («%d», R[i]);}

printf («n»);

printf («n»);

for (j=0; j<16; j++) {

v=key[j];

for (i=0; i<28; i++) {

if (v==2) {

Y[26] [j]=Z[0];

Y[27] [j]=Z[1];

U[26] [j]=R[0];

U[27] [j]=R[1];

}

if (v==1) {

Y[27] [j]=Z[1];

U[27] [j]=R[1];

}

if (i<(28-v)) {

Y[i] [j]=Z [i+v];

U[i] [j]=R [i+v]; }

Z[i]=Y[i] [j];

R[i]=U[i] [j];

/*printf («%d», U[i] [j]);*/

}

/*printf («n»);*/

}

for (j=0; j<16; j++) {

for (i=0; i<56; i++) {

if (i<28) {

W[i] [j]=Y[i] [j]; }

if (i>27) {

W[i] [j]=U [i-28] [j]; }

printf («%d», W[i] [j]);

}

printf («n»);

}

for (j=0; j<16; j++) {

P[0] [j]=W[14] [j]; P[1] [j]=W[17] [j]; P[2] [j]=W[11] [j]; P[3] [j]=W[24] [j]; P[4] [j]=W[1] [j]; P[5] [j]=W[5] [j];

P[6] [j]=W[3] [j]; P[7] [j]=W[28] [j]; P[8] [j]=W[15] [j]; P[9] [j]=W[6] [j]; P[10] [j]=W[21] [j]; P[11] [j]=W[10] [j];

P[12] [j]=W[23] [j]; P[13] [j]=W[19] [j]; P[14] [j]=W[12] [j]; P[15] [j]=W[4] [j]; P[16] [j]=W[26] [j]; P[17] [j]=W[8] [j];

P[18] [j]=W[16] [j]; P[19] [j]=W[7] [j]; P[20] [j]=W[27] [j]; P[21] [j]=W[20] [j]; P[22] [j]=W[13] [j]; P[23] [j]=W[2] [j];

P[24] [j]=W[41] [j]; P[25] [j]=W[52] [j]; P[26] [j]=W[31] [j]; P[27] [j]=W[37] [j]; P[28] [j]=W[47] [j]; P[29] [j]=W[55] [j];

P[30] [j]=W[30] [j]; P[31] [j]=W[40] [j]; P[32] [j]=W[51] [j]; P[33] [j]=W[45] [j]; P[34] [j]=W[33] [j]; P[35] [j]=W[48] [j];

P[36] [j]=W[44] [j]; P[37] [j]=W[49] [j]; P[38] [j]=W[39] [j]; P[39] [j]=W[56] [j]; P[40] [j]=W[34] [j]; P[41] [j]=W[53] [j];

P[42] [j]=W[46] [j]; P[43] [j]=W[42] [j]; P[44] [j]=W[50] [j]; P[45] [j]=W[36] [j]; P[46] [j]=W[29] [j]; P[47] [j]=W[32] [j];

}

for (j=0; j<16; j++) {

for (i=0; i<48; i++) {

printf («%d», P[i] [j]);

}

printf («n»);

}

}

Пример работы программы