DES

DES암호에 대해 알아보자!

▶치환 암호와 전치 암호를 혼합한 혼합 암호이다.

▶feistel 구조이다.

대칭키 암호 시스템,암호화/복호화 키가 동일하다.

1. 평문을 입력받아 64비트 단위로 블록화한 후

2. 초기 치환(P-box)를 진행한 후

3. 48비트 + 8비트 패리티비트 = 56비트 키로 16 라운드를 거친 후

4. 최종 치환(P-box)를 진행해

3. 64비트의 암호문이 완성된다.

초기 치환

위와 같이 미리 정의된 규칙에 의해 재배열을 하는 방식이다.

초기 치환에 의해 (첫번째 비트 -> 58) (두번째 비트 -> 50) ~~~ (64번째 비트 -> 7)이 들어갔다.

그리고 최종 치환을 보면 (58번째 비트 <- 1) (50 번째 비트 <- 2) (2번째 비트 <- 8)이 들어갔다. 

초기 치환과 최종 치환의 순서가 반대라는 걸 알 수 있다.

라운드 함수

라운드 함수는 Mixer와 Swapper로 구성된다.

1. 먼저 초기 치환을 거친(라운드를 거친) 평문 64비트를 L 32비트와 R 32비트로 나눈다.

2. Mixer과정에서 R1-1을 56비트 키(K1)와 (뒤에서 배울) DES함수를 이용해 연산한 후 R1-1은 L1로 내려가고

▶모든 라운드에 같은 키 사용함.

3. 2의 연산값을 L1-1과 XOR연산 한다.

4.3의 값을 R1로 설정한다.

R1-1이 L1의 값이되고 L1-1값이 R1이 되는 과정을 Swapper라 한다.

DES 함수

DES는 32비트를 48비트의 키(K1)와 연산하는 과정이다.(48비트인 이유는 뒤에서 설명하겠다.)

구성은 확장P-box,XOR,8개의 S-box,4개의 P-box로 구성되어 있다.

오른쪽 32비트 평문을 L1로 swapping한다.

오른쪽 32비트의 평문(라운드 암호문)과 키를 XOR연산 하기위해 48비트로 확장해야 한다.

그림이 훨씬 이해하기 쉽다.

위와 같은 과정을 거친 후 평문(라운드 암호문)과 키를 XOR연산 한다.

다음으로 S-box를 이용해 48비트를 32비트로 출력해 준다.

위와 같이 8비트씩 6개로 묶어 각각 4비트로 출력한다.

S-box를 이용하는 방법은 위 사진과 같고

S-box는 아래에 나열되어 있다.

행과 열을 찾는 방법은

비트 1과 비트 6을 합쳐 행을 결정하고 비트 2,3,4,5를 합쳐 열을 결정한다.

거기에 해당 하는 값을 4비트의 이진수로 표현해 주면 된다.

이 과정을 거쳐 나온 값과 L1-1을 XOR연산 해 R1을 만들어 준다.

마지막으로 

이렇게 1 라운드가 진행됐다.

16라운드를 진행한 후

최종 치환을 해주면 암호문이 완성된다.

키 생성

라운드에서 사용되는 키를 생성하는 방법이다.

원래 키 길이는 64비트이다. 근데 이걸 8비트의 패리티 비트 제거와 축소 치환의 과정을 거쳐 48비트가 된다.

먼저 8비트의 패리티 비트를 제거한다. 비트 8,16,24,32 ~~~ 64를 버린다. 그럼 56비트가 남는다.

1. 56비트를 좌측 순환 이동을 해야한다. 56비트 길이의 키를 28비트씩 두개로 나눈 후 각 부분을 왼쪽으로 1또는 2비트 좌측 순환 이동 한다. 라운드 별로 1비트 인지 2비트 인지 사진으로 설명한다.

이동 후 다시 결합한다.

후에 48비트로 축소 치환 한다. 축소 치환에는 다음의 표가 사용된다.

첫번째 비트자리에는 14번째에 있던 값이 들어오고, 두번째 비트자리에는 17번째에 있던 값이 들어온다는 의미이다.

DES에 대해 이론적으로 알아보았다. 이걸 C언어로 구현해보겠다.