DES 是一种分组密码，己知 DES 加密算法的某个 S 盒如表 4-1 所示。
表4-1 S盒
【问题1】 (4分)
请补全该 S 盒，填补其中的空(1) - (4），将解答写在答题纸的对应栏内。
【问题 2】 (2分）
如果该 S 盒的输入为 110011，请计算其二进制输出。
【问题3】（6分）
DES加密的初始置换表如下：
置换时，从左上角的第一个元素开始，表示输入的铭文的第58位置换成输出的第1位，输入明文的第50位置换成输出的第2位，从左至右，从上往下，依次类推。
DES加密时，对输入的64位明文首先进行初始置换操作。
若置换输入的明文M=0123456789ABCDEF（16进制），请计算其输出（16进制表示）。
【问题4】（2分）
如果有简化的DES版本，其明文输入为8比特，初始置换表IP如下：
IP：2 6 3 1 4 8 5 7
请给出其逆初始置换表。
【问题5】（2分）
DES加密算法存在一些弱点和不足，主要有密钥太短和存在弱密钥。请问，弱密钥的定义是什么？
正确答案及解析
正确答案
解析
问题1解析：
DES算法中的每个S盒都是由4行16列的矩阵构成，每行都是0到15这16个数字，从上表中可以分析得出，第,0行缺少10，第1行缺少6，第3行缺少1，第4行缺少11。
问题2解析:
S盒的运算规则：设输入为110011，第一位和第六位数字组成的二进制数为11=（3）10；表示选中该S盒中的行号为3的那一行，其余4位数字组成的二进制数为1001=（9）10；表示选中该S盒中列号为9的那一列。交点处的数字为4，则S盒中的输出为0100
问题3解析：
首先将M = (0123456789ABCDEF)16表示成二进制形式，即1位16进制数字可表示为4位二进制，即M = (00000001 00100011 01000101 01100111 10001001 10101011 11001101 11101111)2
然后按照初始置换表进行置换，基本置换规则为：原始数据中的第58位放在第一位；第50位放第二位；第42位放第三位……其余依次类推。置换后的结果为：
M’ =（11001100 00000000 11001100 11111111 11110000 10101010 11110000 10101010）2
=（CC00CCFFF0AAF0AA）16
问题4解析：
逆初始置换是在初始置换的基础上进行逆置换；比如原始数据顺序为1 2 3 4 5 6 7 8；经过初始置换之后变成：2 6 3 1 4 8 5 7；则逆初始置换是要将其顺序进行还原，比如，原始数据中第一位数据经初始置换之后放到了第4位，那么逆初始置换就要将初始置换后的第4位放到第1位，即逆初始置换表第一位为4；原始数据中第二位数据经初始置换之后放到了第1位，那么逆初始置换就要将初始置换后的第1位放到第2位，即逆初始置换表第二位为1；其余依次类推，得出该逆初始置换表为4 1 3 5 7 2 8 6。
问题5解析：
DES算法中存在弱密钥和半弱密钥。
弱密钥K：即 K1=K2=…=K16；弱密钥不受任何循环移位的影响，并且只能得到相同的子密钥，由全0或全1组成的密钥显然是弱密钥，子密钥生成过程中被分割的两部分分别为全0或全1时也是弱密钥，并且存在4个弱密钥。
半弱密钥K：有些种子密钥只能生成两个不同的子密钥，这样的种子密钥K称为半弱密钥，DES至少存在12个半弱密钥。半弱密钥将导致把明文加密成相同的密文。
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