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DES加密解密算法详解

  近段时间因为项目需要,所以一直致力于网络与信息安全方面,免不了涉及了信息的加密与解密,所以这些日子一直在苦苦钻研密码学。
 
     密码学是一门古老的学科,在密码学发展的历史上,出现了多种加密方法,又很早的古典加密算法,后来又出现了更成熟的分组密码,公钥密码及流密码等,因为我只涉及了分组公钥密码,所以在这篇文章中就暂且先介绍分组密码,在说分组密码之前要说的就是密码学中常见的两种体制,一种是对称密码体制,一种是非对称密码体制,也叫公钥密码体制。
    对称密码体制是指如果一个加密系统的加密密钥和解密密钥相同,或者虽然不同,但是由其中的任意一个可以很容易地推导出另一个,即密钥是双方共享的。
下面我就介绍一种对称密码算法DES。
其算法描述DES
\要弄懂DES其实只需掌握以下几点即可:

1. 模2加运算 www.zzzyk.com
这个是比较好理解的,就是两个数相加然后除2取余。
2. 理解其中的置换
一开始的时候就会对明文进行置换,通过初始置换IP:

\
\
\
\
\上面所述的均为整个程序中所要用到的标准表。
第一个58就是你明文中的第58个元素,你要放到1的位置,然后把明文中第50个元素放到2的位置,以此类推
子密钥生成分为三步走:
第一步,先把密钥中的奇偶校验为去掉,然后根据选择置换PC-1讲剩下的密钥分成两块C0和D0;
第二步,将C0和D0进行循环左移变换,变换后生成C1和D1,然后C1和D1合并,通过选择置换PC-2生成子密钥K1;
第三步,C1和D1再次经过循环左移变换,生成C2和D2,C2和D2合并,通过选择置换PC-2生成子密钥K2;
第四步,以此类推,需要注意其中循环左移的位数,一共是循环左移十六次,其中LS1(第一次),LS2(第二次),LS9,LS16是循环左移一位,其他的都是左移两位。
 
\DES的核心——加密函数
加密函数的加密过程也可以通过三步走:
第一步,将R0通过位选择函数E置换,其实这是一个扩充的置换,因为R0本身是32位的(这点先记住就行了,后一篇文章会说),而生成的子密钥是48位的,因此需要扩充一下,方能按位运算。
第二步,将扩充完的R0和子密钥K1进行模2加运算,得到48位的一个串,把这个串从左到右分为8组,每组6个字符。这里设8组分别为B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8。其中Bj=b1b2b3b4b5b6。
第三步,通过S盒来收缩,把每组中的b1b6放一块,换算为十进制,b2b3b4b5放一块,也换算为十进制。b1b6代表S盒中的行标,b2b3b4b5代表列标。比如说B1=011111,那么b1b6就等于十进制的1,b2b3b4b5等于十进制的15,也就是对应表中的S1块中的第1行(注意不是0行),15列,也就是8,然后把8变为二进制1000。这就完成了S盒收缩变换,然后通过S盒输出的就是32位的一个串。
第四步,把32位的串经过置换函数P的置换得到的结果就是这个核心函数的产物了。
 
 
DES算法的特点
  DES算法具有极高安全性,到目前为止,除了用穷举搜索法对DES算法进行攻击外,还没有发现更有效的办法。而56位长的密钥的穷举空间为256,这意味着如果一台计算机的速度是每一秒种检测一百万个密钥,则它搜索完全部密钥就需要将近2285年的时间,可见,这是难以实现的,当然,随着科学技术的发展,当出现超高速计算机后,我们可考虑把DES密钥的长度再增长一些,以此来达到更高的保密程度。
 
下面附录了DES加密和解密算法的源码:
 
 
#include "memory.h"
#include "stdio.h"
#include "conio.h"
enum    {ENCRYPT,DECRYPT};// ENCRYPT:加密,DECRYPT:解密
void Des_Run(char Out[8], char In[8], bool Type=ENCRYPT);
void Des_SetKey(const char Key[8]);// 设置密钥
static void F_func(bool In[32], const bool Ki[48]);// f 函数
static void S_func(bool Out[32], const bool In[48]);// S 盒代替
static void Transform(bool *Out, bool *In, const char *Table, int len);// 变换
static void Xor(bool *InA, const bool *InB, int len);// 异或
static void RotateL(bool *In, int len, int loop);// 循环左移
static void ByteToBit(bool *Out, const char *In, int bits);// 字节组转换成位组
static void BitToByte(char *Out, const bool *In, int bits);// 位组转换成字节组
//置换IP表
const static char IP_Table[64] = {
        58,50,42,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,
        62,54,46,38,30,22,14,6,64,56,48,40,32,24,16,8,
        57,49,41,33,25,17,9,1,59,51,43,35,27,19,11,3,
        61,53,45,37,29,21,13,5,63,55,47,39,31,23,15,7
};
//逆置换IP-1表
const static char IPR_Table[64] = {
        40,8,48,16,56,24,64,32,39,7,47,15,55,23,63,31,
        38,6,46,14,54,22,62,30,37,5,45,13,53,21,61,29,
        36,4,44,12,52,20,60,28,35,3,43,11,51,19,59,27,
        34,2,42,10,50,18,58,26,33,1,41,9,49,17,57,25
};
//E位选择表(扩展置换表)
static const char E_Table[48] = {
        32,1,2,3,4,5,4,5,6,7,8,9,
        8,9,10,11,12,13,12,13,14,15,16,17,
        16,17,18,19,20,21,20,21,22,23,24,25,
        24,25,26,27,28,29,28,29,30,31,
补充:综合编程 , 安全编程 ,
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