Giáo trình tin học : Tìm hiễu hệ chuẩn mã dữ liệu và cách tạo ra nó 3.1. MỞ ĐẨU. Ngày 15.5.1973. ư ỷ ban tiêu chuẩn quốc gia Mỹ đã công bố một khuyến nghị cho các hệ mật trong Hồ sơ quản lý liên bang. Điều này cuối cùng đã dẫn đến sự phát triển của Chuẩn mã dữ liệu (DES) và nó đã trở thành một hệ mật được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới. DES được IBM phát triển và được xem như một cải biên cuả hệ mật LUCIPHER. Lần đầu tiên DES được công bố trong Hồ sơ Liên bang vào ngày 17.3.1975. Sau nhiều cuộc trânh luận công khai, DES đã được chấp nhận chọn làm chuẩn cho các ứng dụng không được coi là mật vào 5.1.1977. Kể từ đó cứ 5 năm một lần, DES lại được Ưỷ ban Tiêu chuẩn Quốc gia xem xét lại. Lần đổi mới gàn đây nhất của DES là vào tháng 1.1994 và tiếp tới sẽ là 1998. Người ta đoán rằng DES sẽ không còn là chuẩn sau 1998. 3.2. MÔTẢDES Mô tả đầy đủ của DES được nêu trong Công bố số 46 về các chuẩn xử lý thông tin Liên bang (Mỹ) vào 15.1.1977. DES mã hoá một xâu bít X của bẳn rõ độ dài 64 bằng một khoá 54 bít. Bản mã nhậ được cũng là một xâu bít có độ dài 48. Trước hết ta mô tả ỏ mức cao của hệ thống. Thuật toán tiến hành theo 3 giai đoạn: 1.Với bản rõ cho trước X, một xâu bít x0 sẽ được xây dựng bằng cách hoán vị các bít của X theo phép hoán vị cố định ban đầu IP. Ta viết:x0= IP(X) = L()R0, trong đó L0 gồm 32 bít đầu và R0 là 32 bít cuối. 2. Sau đó tính toán 16 lần lặp theo một hàm xác định. Ta sẽ tính LịRi, 1 < i <16 theo quy tắc sau: Lị = Rj.j R 1= L ,.1© f(R i.1,K1) trong đó © kí hiệu phép hoặc loại trừ của hai xâu bít (cộng theo modulo 2). f là một hàm mà ta sẽ mô tả ở sau, còn K|,K2, . . . ,K |6 là các xâu bít độ dài 48 được tính như hàm của khoá K. ( trên thực tế mỗi Kj là một phép chọn hoán Trang 1 Vietebooks Nguyễn Hoàng cương vị bít trong K). Kị, . . K |6 sẽ tạo thành bảng khoá. Một vòng của phép mã hoá được mô tả trên hình 3.1. 3. Áp dụng phép hoán vị ngược IP'1 cho xâu bít R Ị6L |6, ta thu được bản mã y. Tức là y=IP 1 (R |6L |6). Hãy chú ý thứ tự đã đảo của L l6 và R |6. Hình 3.1. Một vong của DES R; Hàm f có hai biến vào: biến thứ nhất A là xâu bít độ dài 32, biến thứ hai J là một xâu bít độ dài 48. Đầu ra của f là một xâu bít độ dài 32. Các bước sau được thực hiện: 1. Biến thứ nhất A được mở rộng thành một xâu bít độ dài 48 theo một hàm mở rộng cố định E. E(A) gồm 32 bít của A (được hoán vị theo cách cố định) với 16 bít xuất hiện hai lân. 2. Tính E(A) © J và viết kết quả thành một chuỗi 8 xâu 6 bít = Bị B2B3B4B5B6B7B8. 3.Bước tiếp theo dùng 8 bảng S|, S2, ... ,S8 ( được gọi là các hộp s ). Với mỗi Sị là một bảng 4x16 cố định có các hàng là các số nguyên từ 0 đến 15. Với xâu bít có độ dài 6 (Kí hiệu Bi = ta tính Sj(Bj) như sau: Hai bít b,b6 xác định biểu diễn nhị phân của hàng r của Sj ( 0 < r < 3) và bốn bít (b2b3b4b5) xác định biểu diễn nhị phân của cột c của Sj ( 0 < c < 15 ). Khi đó Sj(Bj) sẽ xác định phần tử Sj(r,c); phần tử này viết dưới dạng nhị phân là một xâu bít có dộ dài 4. ( Bởi vậy, mỗi Sj có thể dược coi là một hàm mã mà đầu vào là một xâu bít có độ dài 2 và một xâu bít có độ dài 4, còn đầu ra là một xâu bít có độ dài 4). Bằng cách tương tự tính các Cj = Sj(Bj). 1 < j < 8. 4. Xâu bít c = C ịQ ... Q có độ dài 32 được hoán vị theo phép hoán vị cố định p. Xâu kết quả là P(C) được xác định là f(A,J). Trang 2 Vietebooks Nguyễn Hoàng cương Hàm f được mô tả trong hình 3.2. Chủ yếu nó gômg một phép thế ( sử dụng hộp s ), tiếp sau đó là phép hoán vị p. 16 phép lặp của f sẽ tạo nên một hệ mật tích nêu như ở phần 2.5. Hình 3.2. Hàm f của DES f(A J) Trong phần còn lại của mục này, ta sẽ mô tả hàm cụ thể được dùng trong DES. Phép hoán vị ban đầu IP Iihư sau: Trang 3