Denne artikkelen snakker om Data Encryption Standard (DES), en historisk krypteringsalgoritme kjent for sin 56-bits nøkkellengde. Vi utforsker driften, nøkkeltransformasjonen og krypteringsprosessen, og kaster lys over dens rolle i datasikkerhet og dens sårbarheter i dagens kontekst.

Hva er DES?

Data Encryption Standard (DES) er et blokkchiffer med en 56-bits nøkkellengde som har spilt en betydelig rolle i datasikkerhet . Datakrypteringsstandard (DES) har blitt funnet sårbar for svært kraftige angrep, derfor har populariteten til DES blitt funnet litt på vei ned. DES er et blokkchiffer og krypterer data i blokker på størrelse med 64 biter hver, noe som betyr at 64 biter ren tekst går som input til DES, som produserer 64 biter med chiffertekst. Den samme algoritmen og nøkkelen brukes til kryptering og dekryptering , med mindre forskjeller. Nøkkellengden er 56 biter .

Den grunnleggende ideen er vist nedenfor:

Vi har nevnt at DES bruker en 56-bits nøkkel. Faktisk består startnøkkelen av 64 biter. Men før DES-prosessen i det hele tatt starter, blir hver åttende bit av nøkkelen forkastet for å produsere en 56-bits nøkkel. Det vil si at bitposisjonene 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56 og 64 forkastes.

Kassering av hver 8. bit av nøkkelen produserer således en 56-bits nøkkel fra originalen 64-bits nøkkel .
DES er basert på de to grunnleggende egenskapene til kryptografi : substitusjon (også kalt forvirring) og transposisjon (også kalt diffusjon). DES består av 16 trinn, som hver kalles en runde. Hver runde utfører trinnene substitusjon og transponering. La oss nå diskutere de brede trinnene i DES.

• I det første trinnet blir 64-biters ren tekstblokk overført til en initial Permutasjon (IP) funksjon.
• Den første permutasjonen utføres på ren tekst.
• Deretter produserer den innledende permutasjonen (IP) to halvdeler av den permuterte blokken; sier Venstre ren tekst (LPT) og Right Plain Text (RPT).
• Nå går hver LPT og RPT gjennom 16 runder av krypteringsprosessen.
• Til slutt slås LPT og RPT sammen igjen og en endelig permutasjon (FP) utføres på den kombinerte blokken
• Resultatet av denne prosessen produserer 64-bits chiffertekst.

Initial Permutation (IP)

Som vi har nevnt, skjer den innledende permutasjonen (IP) bare én gang, og den skjer før den første runden. Den foreslår hvordan transponeringen i IP skal foregå, som vist i figuren. For eksempel står det at IP-en erstatter den første biten av den originale ren tekstblokken med den 58. biten av den originale ren teksten, den andre biten med den 50. biten av den originale ren tekstblokken, og så videre.

Dette er ikke annet enn sjonglering av bitposisjoner til den originale ren tekstblokken. samme regel gjelder for alle de andre bitposisjonene vist i figuren.

1 million tall

Som vi har bemerket etter at IP er ferdig, er den resulterende 64-bit permuterte tekstblokken delt inn i to halvblokker. Hver halvblokk består av 32 biter, og hver av de 16 rundene består på sin side av de brede trinnene som er skissert i figuren.

Trinn 1: Nøkkeltransformasjon

Vi har lagt merke til at den innledende 64-biters nøkkelen blir transformert til en 56-bits nøkkel ved å forkaste hver åttende bit av den innledende nøkkelen. Dermed er en 56-bits nøkkel tilgjengelig for hver. Fra denne 56-bits nøkkelen genereres en annen 48-bits undernøkkel under hver runde ved å bruke en prosess som kalles nøkkeltransformasjon. For dette er 56-bits nøkkelen delt inn i to halvdeler, hver på 28 biter. Disse halvdelene er sirkulært forskjøvet til venstre med en eller to posisjoner, avhengig av runden.

For eksempel: hvis rundetallene 1, 2, 9 eller 16 utføres skiftet med bare én posisjon for andre runder, det sirkulære skiftet gjøres med to posisjoner. Antall nøkkelbiter forskjøvet per runde er vist i figuren.

grensesnitt i java

Etter et passende skifte velges 48 av de 56 bitene. Fra de 48 kan vi få 64 eller 56 biter basert på krav, noe som hjelper oss å erkjenne at denne modellen er veldig allsidig og kan håndtere alle krav som trengs eller leveres. for å velge 48 av de 56 bitene er tabellen vist i figuren nedenfor. For eksempel, etter skiftet flytter bit nummer 14 til den første posisjonen, bit nummer 17 flytter seg til den andre posisjonen, og så videre. Hvis vi observerer tabellen , vil vi innse at den bare inneholder 48-biters posisjoner. Bit nummer 18 forkastes (vi finner det ikke i tabellen), som 7 andre, for å redusere en 56-bits nøkkel til en 48-bits nøkkel. Siden nøkkeltransformasjonsprosessen involverer permutasjon så vel som et utvalg av et 48-bits delsett av den originale 56-biters nøkkelen, kalles det komprimeringspermutasjon.

På grunn av denne kompresjonspermutasjonsteknikken, brukes et annet undersett av nøkkelbiter i hver runde. Det gjør DES ikke lett å knekke.

Trinn 2: Utvidelsespermutasjon

Husk at etter den første permutasjonen hadde vi to 32-biters ren tekstområder kalt Venstre Plain Text (LPT) og Right Plain Text (RPT). Under utvidelsespermutasjonen utvides RPT fra 32 biter til 48 biter. Bits permuteres også, og kalles derfor ekspansjonspermutasjon. Dette skjer når 32-bits RPT er delt inn i 8 blokker, hvor hver blokk består av 4 biter. Deretter utvides hver 4-bits blokk i det forrige trinnet til en tilsvarende 6-bits blokk, dvs. per 4-bits blokk blir ytterligere 2 biter lagt til.

Denne prosessen resulterer i utvidelse så vel som en permutasjon av inngangsbiten mens den skaper utgang. Nøkkeltransformasjonsprosessen komprimerer 56-bits nøkkelen til 48 biter. Deretter utvider ekspansjonspermutasjonsprosessen 32-bits RPT til 48-biter . Nå er 48-biters nøkkelen GRATIS med 48-bits RPT og den resulterende utgangen blir gitt til neste trinn, som er S-Box-bytte .

Python

25 av 100

>

nummig summering

>

Javascript

>

>

...60AF7CA5 Round 12 FF3C485F 22A5963B C2C1E96A4BF3 Round 13 22A5963B 387CCDAA 99C31397C91F Round 14 387CCDAA BD2DD2AB 251B8BC717D0 Round 15 BD2DD2AB CF26B472 3330C5D9A36D Round 16 19BA9212 CF26B472 181C5D75C66D Cipher Text: C0B7A8D05F3A829C Decryption After initial permutation: 19BA9212CF26B472 After splitting: L0=19BA9212 R0=CF26B472 Round 1 CF26B472 BD2DD2AB 181C5D75C66D Round 2 BD2DD2AB 387CCDAA 3330C5D9A36D Round 3 387CCDAA 22A5963B 251B8BC717D0 Round 4 22A5963B FF3C485F 99C31397C91F Round 5 FF3C485F 6CA6CB20 C2C1E96A4BF3 Round 6 6CA6CB20 10AF9D37 6D5560AF7CA5 Round 7 10AF9D37 308BEE97 02765708B5BF Round 8 308BEE97 A9FC20A3 84BB4473DCCC Round 9 A9FC20A3 2E8F9C65 34F822F0C66D Round 10 2E8F9C65 A15A4B87 708AD2DDB3C0 Round 11 A15A4B87 236779C2 C1948E87475E Round 12 236779C2 B8089591 69A629FEC913 Round 13 B8089591 4A1210F6 DA2D032B6EE3 Round 14 4A1210F6 5A78E394 06EDA4ACF5B5 Round 15 5A78E394 18CA18AD 4568581ABCCE Round 16 14A7D678 18CA18AD 194CD072DE8C Plain Text: 123456ABCD132536>

Produksjon:

csma og csma cd

Encryption: After initial permutation: 14A7D67818CA18AD After splitting: L0=14A7D678 R0=18CA18AD Round 1 18CA18AD 5A78E394 194CD072DE8C Round 2 5A78E394 4A1210F6 4568581ABCCE Round 3 4A1210F6 B8089591 06EDA4ACF5B5 Round 4 B8089591 236779C2 DA2D032B6EE3 Round 5 236779C2 A15A4B87 69A629FEC913 Round 6 A15A4B87 2E8F9C65 C1948E87475E Round 7 2E8F9C65 A9FC20A3 708AD2DDB3C0 Round 8 A9FC20A3 308BEE97 34F822F0C66D Round 9 308BEE97 10AF9D37 84BB4473DCCC Round 10 10AF9D37 6CA6CB20 02765708B5BF Round 11 6CA6CB20 FF3C485F 6D5560AF7CA5 Round 12 FF3C485F 22A5963B C2C1E96A4BF3 Round 13 22A5963B 387CCDAA 99C31397C91F Round 14 387CCDAA BD2DD2AB 251B8BC717D0 Round 15 BD2DD2AB CF26B472 3330C5D9A36D Round 16 19BA9212 CF26B472 181C5D75C66D Cipher Text: C0B7A8D05F3A829C Decryption After initial permutation: 19BA9212CF26B472 After splitting: L0=19BA9212 R0=CF26B472 Round 1 CF26B472 BD2DD2AB 181C5D75C66D Round 2 BD2DD2AB 387CCDAA 3330C5D9A36D Round 3 387CCDAA 22A5963B 251B8BC717D0 Round 4 22A5963B FF3C485F 99C31397C91F Round 5 FF3C485F 6CA6CB20 C2C1E96A4BF3 Round 6 6CA6CB20 10AF9D37 6D5560AF7CA5 Round 7 10AF9D37 308BEE97 02765708B5BF Round 8 308BEE97 A9FC20A3 84BB4473DCCC Round 9 A9FC20A3 2E8F9C65 34F822F0C66D Round 10 2E8F9C65 A15A4B87 708AD2DDB3C0 Round 11 A15A4B87 236779C2 C1948E87475E Round 12 236779C2 B8089591 69A629FEC913 Round 13 B8089591 4A1210F6 DA2D032B6EE3 Round 14 4A1210F6 5A78E394 06EDA4ACF5B5 Round 15 5A78E394 18CA18AD 4568581ABCCE Round 16 14A7D678 18CA18AD 194CD072DE8C Plain Text: 123456ABCD132536>

Konklusjon

Som konklusjon er Data Encryption Standard (DES) en blokkchiffer med en 56-bits nøkkellengde som har spilt en betydelig rolle i datasikkerhet. På grunn av sårbarheter har imidlertid populariteten falt. DES opererer gjennom en serie runder som involverer nøkkeltransformasjon, ekspansjonspermutasjon og substitusjon, og produserer til slutt chiffertekst fra klartekst. Mens DES har historisk betydning, er det avgjørende å vurdere sikrere kryptering alternativer for moderne databeskyttelsesbehov.

ofte stilte spørsmål

Q.1 : Hva bør vurderes som et alternativ til DES for datakryptering?

Svar:

For moderne datakrypteringsbehov bør du vurdere å bruke sterkere krypteringsalgoritmer som AES (Avansert krypteringsstandard).

Q.2 : Hvordan genereres 48-bits undernøkkelen for hver runde i DES?

Svar:

48-bits undernøkkelen for hver runde i DES er avledet fra 56-bits nøkkelen gjennom en prosess med sirkulær skifting og permutasjon, som sikrer nøkkelmangfold.