Chapter02. 대칭 암호와 메시지 기밀성 - 대칭 암호 알고리즘(DES)

DES(Data Encryption Standard)

DES 암호 알고리즘

DES 암호화 알고리즘

• Feistel 네트워크의 변형된 형태
• 평문 블록의 길이 : 64비트
• 키의 길이 : 56비트
  • 1998년 7월에 "DES cracker"로 3일 안되는 시간에 키 크랙에 성공(전수 공격) 
• 16라운드로 구성 -> 당연히 서브키도 16개
• 복호과정은 암호과정과 근본적으로 동일
  • 암호문을 알고리즘의 입력으로 사용하고 서브키 순서를 뒤접어서 적용

DES 전치(Initial Permution & Final Permution)

• 평문 64비트는 초기전치표에 의해 64비트로 변환된다.
• 초기 전치표
  • e.g., 58번째 비트를 1번째 비트로, 50번째 비트를 2번째비트로

58	50	42	34	26	18	10	2
60	52	44	36	28	20	12	4
62	54	46	38	30	22	14	6
64	56	48	40	32	24	16	8
57	49	41	33	25	17	9	1
59	51	43	35	27	19	11	3
61	53	45	37	29	21	13	5
63	55	47	39	31	23	15	7

• 최종 전치표
  • e.g., 40번째 비트를 1번째 비트로, 8번째 비트를 2번째비트로

40	8	48	16	56	24	64	32
39	7	47	15	55	23	63	31
38	6	46	14	54	22	62	30
37	5	45	13	53	21	61	29
36	4	44	12	52	20	60	28
35	3	43	11	51	19	59	27
34	2	42	10	50	18	58	26
33	1	41	9	49	17	57	25

 

DES 서브키 생성 알고리즘

서브키 생성 알고리즘

• Permucation Choice 1 : 64비트 키 입력으로부터 패리티 비트를 제거하고 56비트로 줄임
  • 8비트째마다 패리티비트 하나씩

49	42	35	28	21	14	7
0	50	43	36	29	22	15
8	1	51	44	37	30	23
16	9	2	52	45	38	31
55	48	41	34	27	20	13
6	54	47	40	33	26	19
12	5	53	46	39	32	25
18	11	4	24	17	10	3

• Shift 연산 : 매 라운드마다 서로 다른 키 값을 갖기 위해 좌측 시프트 연산, 연산시 비트 순환(여기서 i는 라운드 수)

i	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
KS[i]	1	1	2	2	2	2	2	2	1	2	2	2	2	2	2	1

• Permucation Choice 2 : 각 단계에서 생성된 56비트 키를 자리바꿈하며 48비트로 출력

13	16	10	23	0	4
2	27	14	5	20	9
22	18	11	3	25	7
15	6	26	19	12	1
40	51	30	36	46	54
29	39	50	44	32	47
43	48	38	55	33	52
45	41	49	35	28	31

DES 라운드 함수

라운드 함수

• 확장(Expantation) : 입력된 32비트 블록을 48비트로 확장

32	1	2	3	4	5
4	5	6	7	8	9
8	9	10	11	12	13
12	13	14	15	16	17
16	17	18	19	20	21
20	21	22	23	24	25
24	25	26	27	28	29
28	29	30	31	32	1

• XOR 연산 : 확장된 블록은 라운드키와 XOR 연산
• 대체(Substitution)
  • XOR 연산의 결과로 나온 48비트는 6비트씩 잘려서 8개의 S-box에 대입
  • 각각 6비트는 S-box에 의해서 치환되면서 4비트로 축소
  • S-box를 행렬로 생각하여 위치에 해당하는 값으로 바꿔주면 4비트 값 도출
    • 첫번째와 마지막 비트를 붙인 값, 첫번째와 마지막 비트를 제외한 나머지 비트 값을 표에서 변환
• 전치(Permutation)

16	7	20	21	29	12	28	17
1	15	23	26	5	18	31	10
2	8	24	14	32	27	3	9
19	13	30	6	22	11	4	25

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위 글은 "Network Security Essentials William Stallings 저"을 공부하며 쓴 글입니다.