[暗号] 鍵スケジュール

ITC Advent Calendar ４日目.

今日はDESの鍵スケジュールについてです.

誰も興味ないとか知らねーです.

鍵スケジュール

鍵スケジュールとは, DESなどのブロック暗号において入力された64bitの鍵から48bitのサブ鍵を16個生成する部分である.

１. Permuted Choice 1(PC-1)

64bitの鍵から56ビットを選択して並べ替えを行う部分をPermuted Choice 1(PC-1)と呼ぶ.

64bitの鍵から56ビット(28ビット * 2)のビット列を生成するには, 以下のテーブルを用いて並び替えを行い, 選択される.

57	49	41	33	25	17	9
1	58	50	42	34	26	18
10	2	59	51	43	35	27
19	11	3	60	52	44	36

63	55	47	39	31	23	15
7	62	54	46	38	30	22
14	6	61	53	45	37	29
21	13	5	28	20	12	4

DES supplementary material (August. 7, 2017, 08:20 UTC). In Wikipedia: The Free Encyclopedia. Retrieved from https://en.wikipedia.org/wiki/DES_supplementary_material

例えば１bit目は８番目に移動され, ２bit目は16番目に移動される.

選ばれなかった８bitは捨てても良いし, パリティビットとして鍵のチェックに使用しても良い.

また, 選択された56bitは28ビットずつに分割され, ラウンドを１つ進めるごとに１bitか２bitローテートされる.

これはラウンドによってローテートされるbit数が異なり, ラウンドとローテートされるbit数は以下のように対応している.

ラウンド	bit数
１	１
２	１
３	２
４	２
５	２
６	２
７	２
８	２
９	１
10	２
11	２
12	２
13	２
14	２
15	２
16	１

２. Permuted Choice 2(PC-2)

Permuted Choice 2(PC-2)には, PC-1で生成された28bitのビット列をが入力される.

28bitのビット列からそれぞれ24bitずつ選択し, 並び替えもそれぞれ行う.

PC-2自体は固定であり, 毎回同じ位置のビットを選択し, 同じ順序で並び替え, ２つのビット列を結合することで48bitのサブ鍵が得られる.

各ビットは16ラウンドのうち, だいたい14回程度使用される.

14	17	11	24	1	5
3	28	15	6	21	10
23	19	12	4	26	8
16	7	27	20	13	2
41	52	31	37	47	55
30	40	51	45	33	48
44	49	39	56	34	53
46	42	50	36	29	32

DES supplementary material (August. 7, 2017, 08:20 UTC). In Wikipedia: The Free Encyclopedia. Retrieved from https://en.wikipedia.org/wiki/DES_supplementary_material

上述したローテートとPC-2の処理がラウンドごと(つまり16回)行われ, サブ鍵が生成される.