Algoritmo des

Descripción del algoritmo DES (Data Encryption Standard)

Jorge Sánchez Arriazu
diciembre de 1999

Descripción del algoritmo de DES

DES
Introducción
DES (Data Encryption Standard, estándar de cifrado de datos) es un algoritmo desarrollado originalmente por IBM a requerimiento del NBS (National Bureau of Standards, Oficina Nacional de Estandarización, en la actualidad denominado NIST,National Institute of Standards and Technology, Instituto Nacional de Estandarización y Tecnología) de EE.UU. y posteriormente modificado y adoptado por el gobierno de EE.UU. en 1977 como estándar de cifrado de todas las informaciones sensibles no clasificadas. Posteriormente, en 1980, el NIST estandarizó los diferentes modos de operación del algoritmo. Es el más estudiado y utilizado de losalgoritmos de clave simétrica. El nombre original del algoritmo, tal como lo denominó IBM, era Lucifer. Trabajaba sobre bloques de 128 bits, teniendo la clave igual longitud. Se basaba en operaciones lógicas booleanas y podía ser implementado fácilmente, tanto en software como en hardware. Tras las modificaciones introducidas por el NBS, consistentes básicamente en la reducción de la longitud de clave yde los bloques, DES cifra bloques de 64 bits, mediante permutación y sustitución y usando una clave de 64 bits, de los que 8 son de paridad (esto es, en realidad usa 56 bits), produciendo así 64 bits cifrados.
TEXTO PLANO
Bloque de 64 bits

CLAVE de 64 bits
(56 bits reales)

Permutación Inicial (Initial Permutation, IP) L0, R0

Permutación 1 (Permuted Choice 1, PC-1) C0, D 0

Ronda 1L1, R1

K1

Permutación 2 (Permuted Choice 2, PC-2) K1 Permutación 2 (Permuted Choice 2, PC-2) K2

Rotación a izquierda C1, D1

Ronda 2 L2, R2

K2

Rotación a izquierda C2, D 2

Ronda 16 L16, R16

K16

Permutación 2 (Permuted Choice 2, PC-2) K16

Rotación a izquierda C16, D 16

Intercambio 32 bits R16, L16

Permutación inicial inversa (Final Permutation, IP-1)

TEXTOCIFRADO
Bloque de 64 bits

Figura 1: Esquema general del algoritmo DES

Jorge Sánchez Arriazu. Diciembre de 1999

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DES tiene 19 etapas diferentes. La primera etapa es una transposición, una permutación inicial (IP) del texto plano de 64 bits, independientemente de la clave. La última etapa es otra transposición (IP-1), exactamente la inversa de laprimera. La penúltima etapa intercambia los 32 bits de la izquierda y los 32 de la derecha. Las 16 etapas restantes son una Red de Feistel de 16 rondas. En cada una de las 16 iteraciones se emplea un valor, Ki, obtenido a partir de la clave de 56 bits y distinto en cada iteración
CLAVE 64 bits

Permutación 1 (Permuted Choice 1, PC-1) (54 bits)

C0 (28 bits)

D0 (28 bits)

Rotación a laizquierda

Rotación a la izquierda

C1 (28 bits)

D1 (28 bits) Permutación 2 (Permuted Choice 2, PC-2)

Rotación a la izquierda

Rotación a la izquierda K1 (48 bits)

Cn (28 bits)

Dn (28 bits) Permutación 2 (Permuted Choice 2, PC-2)

Rotación a la izquierda

Rotación a la izquierda Kn (48 bits)

C16 (28 bits)

D16 (28 bits) Permutación 2 (Permuted Choice 2, PC-2)

Rotación a laizquierda

Rotación a la izquierda K16 (48 bits)

Figura 2: Cálculo de las subclaves, Ki

Se realiza una permutación inicial (PC-1) sobre la clave, y luego la clave obtenida se divide en dos mitades de 28 bits, cada una de las cuales se rota a izquierda un número de bits determinado que no siempre es el mismo. Ki se

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deriva de la elección permutada (PC-2) de 48 de los 56 bits de estas dos mitades rotadas. La función f de la red de Feistel se compone de una permutación de expansión (E), que convierte el bloque correspondiente de 32 bits en uno de 48. Después realiza una or-exclusiva con el valor Ki, también de 48 bits, aplica ocho S-Cajas de 6*4 bits, y efectúa una nueva permutación (P).
Li-1...