ＤＥＳによる暗号化
ＤＥＳでの暗号化は図５のように行われる。図中では、’○’が演算、’□’が値を意味する。また、「転置」も一種の演算である。
はビット毎の排他的論理和を意味する。Ｋｎは鍵Ｋを縮約型転置にかけた４８ｂｉｔの値である。Ｋｎの求め方については後ほど説明する。また関数ｆについても後ほど説明する。
図５ ＤＥＳでの暗号化
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図５を見ると分かるように、入力された平文Ｍ（６４ｂｉｔ）に対し、まず初期転置ＩＰが行われる。転置の処理を理解するためには、まず転置表の読み方を知らなければならない。
転置表の読み方
転置表の読み方は次の通りである。
- 転置表内の数字は入力ビット列「第ｋビット」の’ｋ’を意味する
- 転置から出力されるｎビット列は、転置表の左上から右下に向かって第１・２・３・・・・・ｎビットに対応する
- 出力ビット列の第ｋビットには、転置表で対応する数字をｍとすると、入力ビット列第ｍビットの値が出力される
例えば、初期転置ＩＰでは次のようになる。
- 転置表の一番左上の値は５８である。よって、入力ビット列第５８ビットの値が、出力ビット列第１ビットに出力される。
- 転置表の一番右上の値は２である。よって、入力ビット列第２ビットの値が、出力ビット列第８ビットに出力される。
- 転置表の一番右下の値は７である。よって、入力ビット列第７ビットの値が、出力ビット列第６４ビットに出力される。
以上を図にすると図６のようになる。
図６ 初期転置ＩＰの入出力
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初期転置ＩＰでは入力ビット列のビット数と、出力ビット列のビット数は同数である。しかし、ＤＥＳで使用する転置にはこのほかに次のようなものがある。
- 拡大転置
- 入力ビット列のビット数よりも、出力ビット列のビット数が多い転置。このため、入力ビットに対応する出力ビットが複数存在するものもある（例えば、入力ビット列第２ビットの値は、出力ビット列第７ビットと第３１ビットの値として出力される、など）。
- 縮約型転置
- 入力ビット列のビット数よりも、出力ビット列のビット数が少ない転置。このため、入力ビットに対応する出力ビットが存在しないものもある（例えば、入力ビット列第２０ビットは、どの出力ビットの値としても出力されない、など）。
- Ｓボックス
- ６ビットの入力から４ビットの出力を得る操作。但し、Ｓボックスは転置ではない。転置と違う点は、入力の値に対する出力の値があらかじめ定義されていることである。したがってＳボックスの換え字表の読み方は転置表とは異なる。詳しくは後ほど説明する。
ＤＥＳでの暗号化の処理
図５を見ると分かるように、ＤＥＳによる暗号化は次のように行われる。（図５を別のウィンドウで表示）
- 初期転置ＩＰによって入力ビット列を転置する。
- 転置されたビット列を左側３２ｂｉｔと右側３２ｂｉｔに分割する。（図７）
図７ ビット列の分割
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- この左右の値をＬ０，Ｒ０とする。
- Ｒ０はそのままＬ１となる（すなわちＬ１＝Ｒ０）。
- Ｌ０は、Ｒ０と鍵Ｋ１（４８ｂｉｔ）を関数ｆで計算した結果の値との排他的論理和にかけらる。その結果をＲ１とする。
（すなわちＲ１＝Ｌ０ｆ（Ｒ０，Ｋ１）
- ここで、４，５を一般化すると次のようになる。
- Ｌｎ＝Ｒｎ−１
- Ｒｎ＝Ｌｎ−１ｆ（Ｒｎ−１，Ｋｎ）
- ６での式をｎ＝１６になるまで繰り返す。
- Ｒ１６とＬ１６を結合し６４ビットの値とする（図８）。ｎ＝１６に限り、ＬとＲの左右が逆になることに注意（図５）。
図８ ビット列の結合
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- 結合された値を最終転置ＩＰ−１にかける。
- 最終転置ＩＰ−１の結果がＤＥＳの最終的な出力となる。すなわち暗号化が完了する。