加密算法入门:DES S盒输出计算方法
在数据加密标准(DES)中,S盒(Substitution box)是其核心的非线性部件之一,用于实现混淆(Confusion),这是克劳德·香农提出的两个基本操作之一,用以增加密码分析的难度。DES使用了8个S盒,每个处理6位输入,并产生4位输出。
以下是计算S盒输出的基本步骤:
-
输入选择:
每个S盒接收一个6位的输入值。这通常是从扩展置换(E-Box)得到的结果与密钥的一部分进行异或运算后的结果。 -
行选择:
输入的第1位和第6位用来确定S盒查找表中的行号。具体来说,如果输入的第一位是(b1),第六位是(b6),则行号为 (2 * b1 + b6)。 -
列选择:
输入的中间四位(即从第2位到第5位:(b2, b3, b4, b5)确定查找表中的列号。这四位二进制数直接转换成十进制数作为列号。 -
查找输出值:
根据上述得到的行号和列号,在S盒的矩阵中找到对应的值,该值是一个4位的二进制数,这就是S盒的输出。
例如,假设我们有一个S盒如下所示(这只是示例,实际的S盒表格更复杂):
0 1 2 3
0 0 4 8 2
1 1 5 9 3
2 2 6 12 1
3 3 7 1 5
如果输入为 100101
,那么:
- 第一位 (b1=1) 和最后一位 (b6=1),行号为 (2* 1 + 1 = 3)。
- 中间四位
0010
转换为十进制数为 (2),因此列为第 (2) 列。 - 查找行 (3) 和列 (2),输出为
1
(十进制为 (0001))。
因此,对于输入 100101
,输出将是 0001
。
每个S盒都有自己的表格,而且这些表格在DES标准中有明确规定。在实际应用中,会根据具体算法提供的S盒表来进行查找。