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DESとは?

28.05.12 / 未分類 / Author:

今日は暗号のお話です。DES暗号について調べてみました!

DESは暗号の方式(アルゴリズム)を広く公開した商用の暗号です。

暗号はそれまでは軍事用として使われていました。
そのため、誰がどのような暗号を使用しているか、アルゴリズム自体もトップシークレットでした。
しかし戦後、コンピュータを多くの人が使うようになると、
企業間での商取引等、インターネット上でやり取りするデータの暗号化が必要となりました。

しかし、異なる企業間でやり取りをする際、お互いが別々の暗号方式を使っていては
情報のやりとりができません。そこで、IBMのHorst Feistelによって、
「鍵」を秘密にし、「暗号アルゴリズム」は公開するDESが、
暗号モジュールに関するセキュリティ要件の仕様を規定する米国連邦
標準規格(FIPS 140)に採用されました。

では、DESの仕組みを見てみましょう!

コンピュータでは、電気が通っていない状態を「0」、通っている状態を「1」とする
2進数で情報を置き換えてやり取りしています 【送料無料】 205/55R17 17インチ KOSEI コーセイ エアベルグ レバンナ 7J 7.00-17 YOKOHAMA ヨコハマ ブルーアース RV-02 SALE サマータイヤ ホイール4本セット【YOsum18】。
なのでDESによる暗号化でも2進数に変換して考えます。

DESの暗号化の流れはこのようになっています。

では、実際に暗号化の様子を見てみましょう!
まず、暗号化されていない文章(平文)を2進数にして64bitごとにブロック化します HANKOOK ハンコック Laufenn ラウフェン S Fit EQ LK01 サマータイヤ 205/45R17 WEDS ウェッズ Leonis レオニス NAVIA02 ナビア02 ホイールセット 4本 17インチ 17 X 7 +55 5穴 114.3。

英数字なら1ブロック8文字、全角日本語なら1ブロック4文字となります。

そのブロックを「初期転置」と呼ばれるbitの入れ替えを行います。

DESでは暗号アルゴリズムが公開されているので、どのように入れ替えるかも公開されおり、
表の番号順に並び替えを行います。
先ほど64bitごとに区切りましたが、58bit目が1文字目、50bit目が2文字目…と並び替えます。
よく見ると縦の列を横の列に並び替えているのがわかります 【送料無料】 215/65R16 16インチ MONZA モンツァ JPスタイルクレーヴァ 6.5J 6.50-16 DUNLOP ダンロップ エナセーブ EC204 サマータイヤ ホイール4本セット。

入れ替えたものを32bitずつ、LとRに2つに分けます。
ここで、Rのコピーを作ります 【送料無料】 195/65R15 15インチ BIGWAY ビッグウエイ B-WIN ヴェノーザ9 5.5J 5.50-15 MICHELIN ミシュラン エナジー セイバープラス サマータイヤ ホイール4本セット。

次に、Rの方だけに拡大型転置を行い再び入れ替えを行います。

初期転置の表と同じく拡大転置の表も公開されています。
32bit目が1文字目、1bit目が2文字目です。
列の5・6bit目と次の列の1・2bit目の数字が同じになるようになっていて、
入れ替えると32bitから48bitに増えるようになっているので「拡大」転置です。

拡大型転置を行ったRと作成した内部鍵で排他的論理和をとります。
…排他的論理和とは?
その前にまず、内部鍵を作成しましょう!
DESの流れの絵でも書いた通り、DESでは16回内部鍵との排他的論理和をとるため、
内部鍵も16個作成します 【送料無料】 195/65R15 15インチ DUNLOP ダンロップ ロフィーダ XW10 6J 6.00-15 DUNLOP ダンロップ ルマン V(ファイブ) サマータイヤ ホイール4本セット フジコーポレーション。

 

DESは共通鍵暗号方式の1つです。
暗号をやり取りするもの同士で共通の鍵を持って暗号化・複合を行います。

まず、データをやりとりするもの同士で56bitの鍵を決めます。

この時の鍵は56bit+エラー検出に利用する符号パリティ8bitで64bitになっています。
「暗号アルゴリズム」を公開するかわりに「鍵」は秘密になっているため、
鍵は誰にも知られずにやりとりをする必要があります。

そのデータに縮約型転置を行います。
転置前は64bitで57bit目を1文字目に、49bit目を2文字目に入れ替えを行います。
入れ替えが行われると64bitから56bitに縮約され、これを28bitずつ左右に分けてそれぞれCとDとします。

次に循環シフトを行います。
1番前の数字を順番に一番後ろに移動させるので循環シフトです。
循環シフトの表には、どれだけ循環させるのかが書かれています。
16個の鍵を作るので表の数字は16個ありますね。
1つ目の鍵の時は1のようなので1文字目だけ後ろに循環させます。

CとD、それぞれに循環シフトを行った後CとDを合体させ、
縮約型転置を行って、入れ替えて48bitにします。


同じように2回目、3回目と循環シフトを行い、
それぞれに縮約型転置を行って1つの鍵から16個の内部鍵を作ります。

これで内部鍵が完成です!

では、拡大型転置を行ったRと内部鍵で排他的論理和をとりましょう。

排他的論理和とは、1と1なら0、0と1なら1、0と0なら0というように、
どちらか一方が1ならば1を、それ以外(どちらも1、どちらも0)なら0を返す論理演算のことをいいます。
「どちらか一方が1」なら1です。
Rと内部鍵の1つ目で排他的論理和をとります。

排他的論理和をとったRを6bitごとに8つにわけます。
今度は圧縮換字変換Sに基づいて圧縮換字変換というものを行います。
6bitを4bitに圧縮。表から代替する数字を選び換字変換します。

表はこのように8つあります。これを8つにわけた6bitにそれぞれ使用します。

まず、1bit目と6bit目を合体させて行数を選びます。

この場合、0と0なので0。2進数の0は10進数でも0なので0行目になります 。
次に、真ん中の4bitを使って何文字目かを決めます。
この場合、2進数の1010は10進数では10になるので10文字目。
なので0行目の10文字目を選びます。

ここでは6になるので、10進数で6は2進数では0110となるので、010100は0110に換字変換されます。
おなじようにそれぞれ8つの6bitを4bitに換字変換していきます。

次に再び転置を行い、

ここで最初に分けたLとこれまでの作業を行ったRの排他的論理和をとります。

ここで、最初のRをコピーしたものをL1、Lと排他的論理和をとったものをR1として1回目は終了です。

同じように2回目、3回目…とL16、R16になるまで16回繰り返します。

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いよいよL16、R16となったらLとRを合体させて最終転置を行います。

最終転置の表は、初期転置で行ったものと反対になっているのがわかります。

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最終転置ができたら暗号化終了です!

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