DES加密算法与解密(带流程图)
DES加密与解密过程原理解析
网络与信息安全作业题目：DES加密与解密过程原理解析姓名：学号：班级：日期：2016年3月30日一、DES简介：DES(Data Encryption Standard)是对称加解密算法的一种，由IBM公司W.Tuchman和C.Meyer在上个世纪70年代开发，该算法使用64位密钥（其中包含8位奇偶校验，实际密钥长度为56位）对以64为单位的块数据加密，产生64位密文数据，然后使用相同的密钥进行解密。
密钥只有通信双方知晓，不对第三方公开。
二、DES算法过程：1．DES的加密过程：第一阶段：初始置换IP。
在第一轮迭代之前，需要加密的64位明文首先通过初始置换IP的作用，对输入分组实施置换。
最后，按照置换顺序，DES将64位的置换结果分为左右两部分，第1位到第32位记为L0，第33位到第64位记为R0。
表1：置换IP表上表为置换IP表，将输入64位的第58位换到第一位，第50位换到第二位，依此类推，最后一位是原来的第7位。
L0是输出的前32位，R0是后32位。
比如：置换前的输入值为D1D2D3...D64，则经过初始置换后的结果为：L0=D58D50...D8，R0=D57D49 (7)第二阶段：获取函数f和子密钥。
函数f有两个输入：32位的Ri-1和48位Ki，f函数的处理流程如下图所示。
E变换的算法是从Ri-1的32位中选取某些位，构成48位。
即E 将32比特扩展变换为48位，变换规则根据E位选择表，如表2所示。
表2：E位选择表Ki是由密钥产生的48位比特串，具体的算法下面介绍。
将E的选位结果与Ki作异或操作，得到一个48位输出。
分成8组，每组6位，作为8个S盒的输入。
每个S盒输出4位，共32位（如下图）。
S盒的输出作为P变换的输入，P的功能是对输入进行置换，P换位表如表3所示。
表3：P换位表子密钥Ki：假设密钥为K，长度为64位，但是其中第8、16、24、32、40、48、64用作奇偶校验位，实际上密钥长度为56位。
简述des数据加密算法流程
简述des数据加密算法流程
DES（Data Encryption Standard）是一种对称密钥加密算法，它的加密和解密使用相同的密钥。
DES算法的流程可以分为初始置换、16轮迭代、逆置换三个步骤。
首先是初始置换，将明文按照一定的规则进行置换，得到一个置换后的明文。
这个置换的目的是为了增加加密的难度，使得密文更难被破解。
接下来是16轮迭代，每轮迭代都包括四个步骤：扩展置换、S盒置换、置换、异或。
其中扩展置换将32位的数据扩展为48位，S盒置换将48位数据按照S盒进行置换，置换将置换后的数据进行置换，异或将置换后的数据与密钥进行异或操作。
这16轮迭代的目的是为了增加加密的强度，使得密文更加难以被破解。
最后是逆置换，将16轮迭代后的数据按照一定的规则进行逆置换，得到加密后的密文。
逆置换的目的是为了将加密后的数据还原为原始数据，使得解密操作可以进行。
在DES算法中，密钥长度为64位，但是由于存在奇偶校验位，实际上只有56位是有效的。
因此，DES算法的密钥空间只有2的56次方，这使得DES算法的密钥容易被暴力破解。
为了增加加密的强度，通常会使用3DES算法，即对同一数据进行三次DES加密，使用不同的密钥进行加密，这样可以大大增加加密的强度。
DES算法是一种经典的对称密钥加密算法，它的加密和解密使用相
同的密钥，加密过程包括初始置换、16轮迭代和逆置换三个步骤，其中16轮迭代的目的是为了增加加密的强度，使得密文更加难以被破解。
虽然DES算法的密钥长度较短，但是通过使用3DES算法可以大大增加加密的强度。
实验2 对称加密算法：DES
实验1-2 对称密码算法DES一．实验原理信息加密根据采用的密钥类型可以划分为对称密码算法和非对称密码算法。
对称密码算法是指加密系统的加密密钥和解密密钥相同，或者虽然不同，但是可以从其中任意一个推导出另一个，更形象的说就是用同一把钥匙开锁和解锁。
在对称密码算法的发展历史中曾出现过多种优秀的算法，包括DES、3DES、AES等。
下面我们以DES算法为例介绍对称密码算法的实现机制。
DES算法是有美国IBM公司在20世纪70年代提出，并被美国政府、美国国家标准局和美国国家标准协会采纳和承认的一种标准加密算法。
它属于分组加密算法，即明文加密和密文解密过程中，信息都是按照固定长度分组后进行处理的。
混淆和扩散是它采用的两个最重要的安全特性，混淆是指通过密码算法使明文和密文以及密钥的关系非常复杂，无法从数学上描述或者统计。
扩散是指明文和密钥中每一位信息的变动，都会影响到密文中许多位信息的变动，从而隐藏统计上的特性，增加密码安全。
DES将明文分成64比特位大小的众多数据块，即分组长度为64位。
同时用56位密钥对64位明文信息加密，最终形成64位的密文。
如果明文长度不足64位，则将其扩展为64位（例如补零等方法）。
具体加密过程首先是将输入的数据进行初始换位（IP），即将明文M 中数据的排列顺序按一定的规则重新排列，生成新的数据序列，以打乱原来的次序。
然后将变换后的数据平分成左右两部分，左边记为L0，右边记为R0，然后对R0施行在子密钥（由加密密钥产生）控制下的变换f，结果记为f(R0 ,K1)，再与L0做逐位异或运算，其结果记为R1，R0则作为下一轮的L1。
如此循环16轮，最后得到L16、R16，再对L16、R16施行逆初始置换IP-1，即可得到加密数据。
解密过程与此类似，不同之处仅在于子密钥的使用顺序正好相反。
DES全部16轮的加密过程如图1-1所示。
DES的加密算法包括3个基本函数：1．初始换位（IP）它的作用是把输入的64位数据块的排列顺序打乱，每位数据按照下面换位规则重新组合。
DES加密算法与解密(带流程图)
DES加密算法与解密(带流程图)一、DES加密及解密算法程序源代码：#include <iostream>using namespace std;const static char IP_Table[] = { //IP_Table置换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};const static char Final_Table[] = { //最终置换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};const static char S_Box[8][64] = {//s_box/* S1 */{14, 4, 13, 1, 2, 15, 11, 8, 3, 10, 6, 12, 5, 9, 0, 7,0, 15, 7, 4, 14, 2, 13, 1, 10, 6, 12, 11, 9, 5, 3, 8,4, 1, 14, 8, 13, 6, 2, 11, 15, 12, 9, 7, 3, 10, 5, 0,15, 12, 8, 2, 4, 9, 1, 7, 5, 11, 3, 14, 10, 0, 6, 13},/* S2 */{15, 1, 8, 14, 6, 11, 3, 4, 9, 7, 2, 13, 12, 0, 5, 10,3, 13, 4, 7, 15, 2, 8, 14, 12, 0, 1, 10,14, 5, 2, 8, 4,3, 15, 0, 6, 10, 1, 13, 8, 9, 4, 5, 11, 12, 7, 2, 14},/* S5 */{2, 12, 4, 1, 7, 10, 11, 6, 8, 5, 3, 15, 13, 0, 14, 9,14, 11, 2, 12, 4, 7, 13, 1, 5, 0, 15, 10, 3, 9, 8, 6,4, 2, 1, 11, 10, 13, 7, 8, 15, 9, 12, 5, 6, 3, 0, 14,11, 8, 12, 7, 1, 14, 2, 13, 6, 15, 0, 9, 10, 4, 5, 3},/* S6 */{12, 1, 10, 15, 9, 2, 6, 8, 0, 13, 3, 4, 14, 7, 5, 11,10, 15, 4, 2, 7, 12, 9, 5, 6, 1, 13, 14, 0, 11, 3, 8,9, 14, 15, 5, 2, 8, 12, 3, 7, 0, 4, 10, 1, 13, 11, 6,4, 3, 2, 12, 9, 5, 15, 10, 11, 14, 1, 7, 6, 0, 8, 13},/* S7 */{4, 11, 2, 14, 15, 0, 8, 13, 3, 12, 9, 7, 5, 10, 6, 1,13, 0, 11, 7, 4, 9, 1, 10, 14, 3, 5, 12, 2, 15, 8, 6,1, 4, 11, 13, 12, 3, 7, 14, 10, 15, 6, 8, 0, 5, 9, 2,6, 11, 13, 8, 1, 4, 10, 7, 9, 5, 0, 15, 14, 2, 3, 12},/* S8 */{13, 2, 8, 4, 6, 15, 11, 1, 10, 9, 3, 14, 5, 0, 12, 7,1, 15, 13, 8, 10, 3, 7, 4, 12, 5, 6, 11, 0, 14, 9, 2,7, 11, 4, 1, 9, 12, 14, 2, 0, 6, 10, 13, 15, 3, 5, 8,2, 1, 14, 7, 4, 10, 8, 13, 15, 12, 9, 0, 3, 5, 6, 11}const static char Rar_Table[] = { //压缩置换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};const static char Exp_Table[] = { //扩展置换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, 32, 1const static char P_Table[]={ //P置换16, 7, 20, 21,29, 12, 28, 17,1, 15, 23, 26,5, 18, 31, 10,2, 8, 24, 14,32, 27, 3, 9,19, 13, 30, 6,22, 11, 4, 25};const static char KeyRar_Table[]={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};//设置全局变量，16轮密钥bool key[16][48]={{0}};void ByteToBit(bool *Out,char *In,int bits) //字节到位转换函数{int i;for(i=0;i<bits;i++)Out[i]=(In[i/8]>>(i%8))&1;}void BitToByte(char *Out,bool *In,int bits)//位到字节转换函数{int i;for(i=0;i<bits/8;i++)Out[i]=0;for(i=0;i<bits;i++)Out[i/8]|=In[i]<<(i%8);}void Xor(bool *InA,const bool *InB,int length) //按位异或for(int i=0;i<length;i++)InA[i]^=InB[i];}void keyfc(char *In) //密钥生成函数{int i,j=0,mov,k,m;bool* key0 = new bool[56];bool* keyin = new bool[64];bool temp;ByteToBit(keyin,In,64); //字节到位的转换for(i=0;i<56;i++) //密钥压缩为56位key0[i]=keyin[KeyRar_Table[i]-1];for(i=0;i<16;i++) //16轮密钥产生{if(i==0||i==1||i==8||i==15)mov=1;elsemov=2;for(k=0;k<mov;k++) //分左右两块循环左移{for(m=0;m<8;m++){temp=key0[m*7];for(j=m*7;j<m*7+7;j++)key0[j]=key0[j+1];key0[m*7+6]=temp;}temp=key0[0];for(m=0;m<27;m++)key0[m]=key0[m+1];key0[27]=temp;temp=key0[28];for(m=28;m<55;m++)key0[m]=key0[m+1];key0[55]=temp;}for(j=0;j<48;j++) //压缩置换并储存key[i][j]=key0[Rar_Table[j]-1];}delete[] key0;delete[] keyin;}void DES(char Out[8],char In[8],bool Type)//加密核心程序,Type=0时加密，反之解密{bool* MW = new bool[64];bool* tmp = new bool[32];bool* PMW = new bool[64];bool* kzmw = new bool[48];bool* keytem = new bool[48];bool* ss = new bool[32];int hang,lie,i;ByteToBit(PMW,In,64);for(int j=0;j<64;j++){MW[j]=PMW[IP_Table[j]-1]; //初始置换}bool *Li=&MW[0],*Ri=&MW[32];for(i=0;i<48;i++) //右明文扩展置换kzmw[i]=Ri[Exp_Table[i]-1];if(Type==0) //DES加密过程{for(int lun=0;lun<16;lun++){for(i=0;i<32;i++)ss[i]=Ri[i];for(i=0;i<48;i++) //右明文扩展置换kzmw[i]=Ri[Exp_Table[i]-1];for(i=0;i<48;i++)keytem[i]=key[lun][i];Xor(kzmw,keytem,48);/*S盒置换*/for(i=0;i<8;i++)hang=kzmw[i*6]*2+kzmw[i*6+5];lie=kzmw[i*6+1]*8+kzmw[i*6+2]*4+kzmw[i*6+3] *2+kzmw[i*6+4];tmp[i*4+3]=S_Box[i][(hang+1)*16+lie]%2;tmp[i*4+2]=(S_Box[i][(hang+1)*16+lie]/2)%2 ;tmp[i*4+1]=(S_Box[i][(hang+1)*16+lie]/4)%2 ;tmp[i*4]=(S_Box[i][(hang+1)*16+lie]/8)%2;}for(i=0;i<32;i++) //P置换Ri[i]=tmp[P_Table[i]-1];Xor(Ri,Li,32); //异或for(i=0;i<32;i++) //交换左右明文Li[i]=ss[i];}}for(i=0;i<32;i++){tmp[i]=Li[i];Li[i]=Ri[i];Ri[i]=tmp[i];}for(i=0;i<64;i++)PMW[i]=MW[Final_Table[i]-1];BitToByte(Out,PMW,64); //位到字节的转换}else //DES解密过程{for(int lun=15;lun>=0;lun--){for(i=0;i<32;i++)ss[i]=Ri[i];for(i=0;i<48;i++) //右明文扩展置换kzmw[i]=Ri[Exp_Table[i]-1];for(i=0;i<48;i++)keytem[i]=key[lun][i];Xor(kzmw,keytem,48);/*S盒置换*/for(i=0;i<8;i++){hang=kzmw[i*6]*2+kzmw[i*6+5];lie=kzmw[i*6+1]*8+kzmw[i*6+2]*4+kzmw[i*6+3] *2+kzmw[i*6+4];tmp[i*4+3]=S_Box[i][(hang+1)*16+lie]%2;tmp[i*4+2]=(S_Box[i][(hang+1)*16+lie]/2)%2 ;tmp[i*4+1]=(S_Box[i][(hang+1)*16+lie]/4)%2 ;tmp[i*4]=(S_Box[i][(hang+1)*16+lie]/8)%2; }for(i=0;i<32;i++) //P置换Ri[i]=tmp[P_Table[i]-1];Xor(Ri,Li,32); //异或for(i=0;i<32;i++) //交换左右明文{Li[i]=ss[i];}}for(i=0;i<32;i++){tmp[i]=Li[i];Li[i]=Ri[i];Ri[i]=tmp[i];}for(i=0;i<64;i++)PMW[i]=MW[Final_Table[i]-1]; BitToByte(Out,PMW,64); //位到字节的转换}delete[] MW;delete[] tmp;delete[] PMW;delete[] kzmw;delete[] keytem;delete[] ss;}bool RunDes(char *Out, char *In, int datalength, char *Key, bool Type) //加密运行函数，判断输入以及对输入文本8字节分割{if( !( Out && In && Key && (datalength=(datalength+7)&0xfffffff8) ) ) return false;keyfc(Key);for(int i=0,j=datalength%8; i<j; ++i,Out+=8,In+=8)DES(Out, In, Type);return true;}int main(){char* Ki = new char[8];char Enter[]="This is the test of DES!"; char* Print = new char[200];int len = sizeof(Enter);int i_mf;cout << "请输入密钥（8位）：" <<"\n"; for(i_mf=0;i_mf<8;i_mf++)cin >> Ki[i_mf];cout << "\n";RunDes(Print,Enter,len,Ki,0);//加密cout << "----加密前----" << "\n";for(i_mf=0;i_mf<len;i_mf++)cout << Enter[i_mf];cout << "\n\n";cout << "----加密后----" << "\n";for(i_mf=0;i_mf<len;i_mf++)cout<<Print[i_mf];cout << "\n\n";//此处进行不同密钥输入测试cout << "请输入密钥（8位）：" <<"\n"; for(i_mf=0;i_mf<8;i_mf++)cin >> Ki[i_mf];cout << "\n";RunDes(Enter,Print,len,Ki,1);//解密cout << "----解密后----" << "\n";for(i_mf=0;i_mf<len;i_mf++)cout << Enter[i_mf];cout << endl;delete[] Ki;delete[] Print;return 0;}二、程序编译、运行结果图：三、程序总体框架图：读取待加密文本输入密钥DES 加密显示加密后文本再次输入密钥DES 解密显示解密后文本显示错误解密信息密钥错误密钥正确四、程序实现流程图：Enter = 待加密文本分割Enter ，8字节为一段，不足补加，段数为N 初始化：*Print ，i=0，j=0文本第i 段，转为二进制64位初始置换（IP_Table ）文本段分为左右两部分左部分（32位）右部分（32）输入8字节密钥转为二进制64位密钥压缩KeyRar_Table （56位）形成16轮密钥合并形成子密钥（48位）S 置换（S_Box ）P 置换（P_Table ）左右交换，j++最终置换（Final_Table ）J<16扩展置换（Exp_Table ）i<N异或异或NoYes存入*Print ，i++DES 加密过程结束，输出Print YesNoDES 解密过程为以上逆过程。
数据加密标准DES
数据加密标准DES1977年1月，美国政府将IBM研制的一种乘积密码宣布为国家的数据加密标准。
这个标准的确立刺激了很大一批厂商去实现加密算法的硬件化，以提高处理速度。
这种密码术的核心是乘积变换，在硬件产业中常常简称为DES（Data Encryption Standard）。
这样一来，由于可以得到便宜高速的硬件，所以反过来也鼓励了许多其他用户采纳DES。
1．DES算法描述现在我们来说明DES算法，它的过程如图9－2所示。
对明文按64位分组，每组明文经初始排列（第1步），通过子密钥K1--K16进行16次乘积变换（第2步），再通过最终排列（第3步）得到64位密文。
图9-2 DES算法过程图16次乘积变换的目的是使明文增大其混乱性和扩散性，使得输出不残存统计规律，使破译者不能从反向推算出密钥。
第1步：初始排列（IP）IP（Initial Permutation）取排数据的方法如表9-2所示，其中的数据表示明文的位标（1~64）。
例如，58指该组明文中的第58位，50指该组明文中的第50位，其他类推。
第l步初始排列的目的是将明文的顺序打乱。
表9－2 初始排列法（IP）[例12-1]明文X=0123456789ABCDEF（十六进制形式），写成二进制形式，共64位：X=0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111经过初始排列（IP）后，结果变成：1100 1100 0000 0000 1100 1100 1111 1111 1111 0000 1010 1010 1111 0000 1010 1010即写成十六进制形式是：CC00CCFFFOAAFOAA。
第2步：乘积变换把通过第1步得出的64位一分为二，用L0表示前32位，R0表示后32位，那么在上例中有：L0＝CC00CCFF R0＝FOAAFOAA其16次乘积变换的过程可以用图9－3表示。
DES的加密解密流程
Feistel 结构图
Feistel结构定义 Feistel结构定义
• 加密: Li = Ri-1; Ri = Li-1⊕F(Ri-1,Ki) • 解密: Ri-1 = Li Li-1 = Ri⊕F(Ri-1,Ki) = Ri⊕F(Li,Ki)
Feistel 的加密 和解密
DES算法的基本结构
置换表（P表）
子密钥的产生
置换选择1
置换选择2和循环左移次数
初始置换（IP）
逆初始置换（IP-1）
DES每轮变换 Li = Ri-1 Ri = Li-1⊕F(Ri-1,Ki) ⊕
F函数
Expansion: 32 S-box: 6 4 Permutation 48
扩展/置换表（ox）
S盒（S-box）（续）
S盒（S-box）（续）
Des加解密算法过程
Des加解密算法过程DES加解密算法过程⼊⼝参数有3个:key、data、mode。
key为加密解密使⽤的密钥，data为加密解密的数据，mode为其⼯作模式。
当模式为加密模式时，明⽂按照64位进⾏分组，形成明⽂组，key⽤于数据加密，当模式为解密模式时，key⽤于对数据解密。
实际运⽤中，密钥只⽤到了64位中的56位，这样才具有⾼的安全性。
DES( Data Encryption Standard)算法，于1977年得到美国政府的正式许可，是⼀种⽤56位密钥来加密64位数据的⽅法。
虽然56位密钥的DES算法已经风光不在,⽽且常有⽤Des加密的明⽂被破译的报道,但是了解⼀下昔⽇美国的标准加密算法总是有益的,⽽且⽬前DES算法得到了⼴泛的应⽤,在某些场合,仍然发挥着余热。
DES (Data Encryption Standard)，是IBM在上个世纪70年代开发的单密钥对称加解密算法。
该算法⽤⼀个56+8奇偶校验位(第8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 64位)=64位的密钥对以64位为单位的块数据进⾏加解密。
1、⼦密钥的⽣成过程：⽤户输⼊密码时长度不受限制,当⽤户输⼊的密码长度为0时,使⽤缺省64位密码，当输⼊的密码长度⼤于8字节时,前8个字节为有效密码。
我们在加密时设定的密钥先转化成64⽐特的⼆进制，然后再按照密钥置换函数PC-1(8x7)进⾏压缩置换，变成56位，将其置换的输出再分前28位C0和后28位D0两部分。
然后再将此2部分进⾏16轮的循环左移及压缩置换PC-2(8X6)，最后⽣成16个48位的字密钥。
1.1 压缩置换到56位假设有密钥K(64位) = 133457799BBCDFF1，即：K(64位) = 00010011 00110100 01010111 0111100110011011 10111100 11011111 11110001其中加粗标注第8位、第16位、第24位、第32位、第40位、第48位、第56位、第64位作为奇偶校验位，不参与计算，即实际密钥为56位。
DES加密算法.
数据加密标准DES(Data Encryption Standard)算法是由美国IBM公司研制的一种分组密码算法，一种迭代分组密码。
DES是一种使用最为广泛的加密算法，虽然DES出现后又产生了许多常规加密算法，但DES仍是此类算法中最重要的一种。
在正式讨论DES算法之前，为了更好的理解算法的实际工作过程，我们先来看一个简化的DES算法，以此加深对DES算法的理解。
一、简化的DES加密算法简化的DES加密算法是以8bit的明文分组和10bit密钥作为输入，产生8bit 密文分组作为输出。
1、加密流程简化的DES算法基本加密流程如图6.9所示图6.9 简化的DES的加密过程2、加密算法构成：函数、SW置换函简单DES的加密算法包括4个基本函数：初始置换函数IP、fk数、逆置换函数IP-1。
（1）初始置换函数IP初始置换IP是将明文中数据的排列顺序按一定的规则重新排列，而生成新的数据序列的过程。
如图6.10所示：8bit原数据位置 1 2 3 4 5 6 7 8【IP置换】经IP置换后的数据位置 2 6 3 1 4 8 5 7图6.10 简单DES的初始置换例：设8bit数据为11110011 ，则初始置换后的结果为：函数f k函数是多个置换函数和替代函数的组合函数。
f k函数首先将输(2) fk入它的8bit数据进行分组，分成左4位和右4位，然后对右组的4位数据进行E/P扩展置换运算，接着将扩展置换所得的8bit数据与子密钥进行异或运算，再将异或运算所得结果通过S盒输出，再将通过S盒输出的数据进行P4置换，最后将经过P4置换后的数据与输入f函数经分组的左4位数据进行异或运算。
kF（R，SK）函数是f k函数的核心函数，其中SK是子密钥。
F（R，SK）函数的运算方法如下：f k（L,R）=（L⊕F（R，SK），R）L：输入的左边4位分组 R：输入的右边4位分组⊕：逐位异或①扩展/置换是将4bit输入数据经过置换和扩展而产生8bit数据的算法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、DES加密及解密算法程序源代码：#include <iostream>using namespace std;const static char IP_Table[] = { //IP_Table置换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};const static char Final_Table[] = { //最终置换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};const static char S_Box[8][64] = { //s_box/* S1 */{14, 4, 13, 1, 2, 15, 11, 8, 3, 10, 6, 12, 5, 9, 0, 7,0, 15, 7, 4, 14, 2, 13, 1, 10, 6, 12, 11, 9, 5, 3, 8,4, 1, 14, 8, 13, 6, 2, 11, 15, 12, 9, 7, 3, 10, 5, 0,15, 12, 8, 2, 4, 9, 1, 7, 5, 11, 3, 14, 10, 0, 6, 13},/* S2 */{15, 1, 8, 14, 6, 11, 3, 4, 9, 7, 2, 13, 12, 0, 5, 10,3, 13, 4, 7, 15, 2, 8, 14, 12, 0, 1, 10, 6, 9, 11, 5,0, 14, 7, 11, 10, 4, 13, 1, 5, 8, 12, 6, 9, 3, 2, 15,13, 8, 10, 1, 3, 15, 4, 2, 11, 6, 7, 12, 0, 5, 14, 9},/* S3 */{10, 0, 9, 14, 6, 3, 15, 5, 1, 13, 12, 7, 11, 4, 2, 8,13, 7, 0, 9, 3, 4, 6, 10, 2, 8, 5, 14, 12, 11, 15, 1,13, 6, 4, 9, 8, 15, 3, 0, 11, 1, 2, 12, 5, 10, 14, 7,1, 10, 13, 0, 6, 9, 8, 7, 4, 15, 14, 3, 11, 5, 2, 12},/* S4 */{7, 13, 14, 3, 0, 6, 9, 10, 1, 2, 8, 5, 11, 12, 4, 15,13, 8, 11, 5, 6, 15, 0, 3, 4, 7, 2, 12, 1, 10, 14, 9,10, 6, 9, 0, 12, 11, 7, 13, 15, 1, 3, 14, 5, 2, 8, 4,3, 15, 0, 6, 10, 1, 13, 8, 9, 4, 5, 11, 12, 7, 2, 14},/* S5 */{2, 12, 4, 1, 7, 10, 11, 6, 8, 5, 3, 15, 13, 0, 14, 9,14, 11, 2, 12, 4, 7, 13, 1, 5, 0, 15, 10, 3, 9, 8, 6,4, 2, 1, 11, 10, 13, 7, 8, 15, 9, 12, 5, 6, 3, 0, 14,11, 8, 12, 7, 1, 14, 2, 13, 6, 15, 0, 9, 10, 4, 5, 3},/* S6 */{12, 1, 10, 15, 9, 2, 6, 8, 0, 13, 3, 4, 14, 7, 5, 11,10, 15, 4, 2, 7, 12, 9, 5, 6, 1, 13, 14, 0, 11, 3, 8,9, 14, 15, 5, 2, 8, 12, 3, 7, 0, 4, 10, 1, 13, 11, 6,4, 3, 2, 12, 9, 5, 15, 10, 11, 14, 1, 7, 6, 0, 8, 13},/* S7 */{4, 11, 2, 14, 15, 0, 8, 13, 3, 12, 9, 7, 5, 10, 6, 1,13, 0, 11, 7, 4, 9, 1, 10, 14, 3, 5, 12, 2, 15, 8, 6,1, 4, 11, 13, 12, 3, 7, 14, 10, 15, 6, 8, 0, 5, 9, 2,6, 11, 13, 8, 1, 4, 10, 7, 9, 5, 0, 15, 14, 2, 3, 12},/* S8 */{13, 2, 8, 4, 6, 15, 11, 1, 10, 9, 3, 14, 5, 0, 12, 7,1, 15, 13, 8, 10, 3, 7, 4, 12, 5, 6, 11, 0, 14, 9, 2,7, 11, 4, 1, 9, 12, 14, 2, 0, 6, 10, 13, 15, 3, 5, 8,2, 1, 14, 7, 4, 10, 8, 13, 15, 12, 9, 0, 3, 5, 6, 11} };const static char Rar_Table[] = { //压缩置换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};const static char Exp_Table[] = { //扩展置换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, 32, 1};const static char P_Table[]={ //P置换16, 7, 20, 21,29, 12, 28, 17,1, 15, 23, 26,5, 18, 31, 10,2, 8, 24, 14,32, 27, 3, 9,19, 13, 30, 6,22, 11, 4, 25};const static char KeyRar_Table[]={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};//设置全局变量，16轮密钥bool key[16][48]={{0}};void ByteToBit(bool *Out,char *In,int bits) //字节到位转换函数{int i;for(i=0;i<bits;i++)Out[i]=(In[i/8]>>(i%8))&1;}void BitToByte(char *Out,bool *In,int bits) //位到字节转换函数{int i;for(i=0;i<bits/8;i++)Out[i]=0;for(i=0;i<bits;i++)Out[i/8]|=In[i]<<(i%8);}void Xor(bool *InA,const bool *InB,int length) //按位异或{for(int i=0;i<length;i++)InA[i]^=InB[i];}void keyfc(char *In) //密钥生成函数{int i,j=0,mov,k,m;bool* key0 = new bool[56];bool* keyin = new bool[64];bool temp;ByteToBit(keyin,In,64); //字节到位的转换for(i=0;i<56;i++) //密钥压缩为56位key0[i]=keyin[KeyRar_Table[i]-1];for(i=0;i<16;i++) //16轮密钥产生{if(i==0||i==1||i==8||i==15)mov=1;elsemov=2;for(k=0;k<mov;k++) //分左右两块循环左移{for(m=0;m<8;m++){temp=key0[m*7];for(j=m*7;j<m*7+7;j++)key0[j]=key0[j+1];key0[m*7+6]=temp;}temp=key0[0];for(m=0;m<27;m++)key0[m]=key0[m+1];key0[27]=temp;temp=key0[28];for(m=28;m<55;m++)key0[m]=key0[m+1];key0[55]=temp;}for(j=0;j<48;j++) //压缩置换并储存key[i][j]=key0[Rar_Table[j]-1];}delete[] key0;delete[] keyin;}void DES(char Out[8],char In[8],bool Type)//加密核心程序,Type=0时加密，反之解密{bool* MW = new bool[64];bool* tmp = new bool[32];bool* PMW = new bool[64];bool* kzmw = new bool[48];bool* keytem = new bool[48];bool* ss = new bool[32];int hang,lie,i;ByteToBit(PMW,In,64);for(int j=0;j<64;j++){MW[j]=PMW[IP_Table[j]-1]; //初始置换}bool *Li=&MW[0],*Ri=&MW[32];for(i=0;i<48;i++) //右明文扩展置换kzmw[i]=Ri[Exp_Table[i]-1];if(Type==0) //DES加密过程{for(int lun=0;lun<16;lun++){for(i=0;i<32;i++)ss[i]=Ri[i];for(i=0;i<48;i++) //右明文扩展置换kzmw[i]=Ri[Exp_Table[i]-1];for(i=0;i<48;i++)keytem[i]=key[lun][i];Xor(kzmw,keytem,48);/*S盒置换*/for(i=0;i<8;i++){hang=kzmw[i*6]*2+kzmw[i*6+5];lie =kzmw[i*6+1]*8+kzmw[i*6+2]*4+kzmw[i*6+3]*2+kzmw[i*6+4];tmp[i*4+3]=S_Box[i][(hang+1)*16+lie]%2;tmp[i*4+2]=(S_Box[i][(hang+1)*16+lie]/2)%2;tmp[i*4+1]=(S_Box[i][(hang+1)*16+lie]/4)%2;tmp[i*4]=(S_Box[i][(hang+1)*16+lie]/8)%2;}for(i=0;i<32;i++) //P置换Ri[i]=tmp[P_Table[i]-1];Xor(Ri,Li,32); //异或for(i=0;i<32;i++) //交换左右明文{Li[i]=ss[i];}}for(i=0;i<32;i++){tmp[i]=Li[i];Li[i]=Ri[i];Ri[i]=tmp[i];}for(i=0;i<64;i++)PMW[i]=MW[Final_Table[i]-1];BitToByte(Out,PMW,64); //位到字节的转换}else //DES解密过程{for(int lun=15;lun>=0;lun--){for(i=0;i<32;i++)ss[i]=Ri[i];for(i=0;i<48;i++) //右明文扩展置换kzmw[i]=Ri[Exp_Table[i]-1];for(i=0;i<48;i++)keytem[i]=key[lun][i];Xor(kzmw,keytem,48);/*S盒置换*/for(i=0;i<8;i++){hang=kzmw[i*6]*2+kzmw[i*6+5];lie =kzmw[i*6+1]*8+kzmw[i*6+2]*4+kzmw[i*6+3]*2+kzmw[i*6+4];tmp[i*4+3]=S_Box[i][(hang+1)*16+lie]%2;tmp[i*4+2]=(S_Box[i][(hang+1)*16+lie]/2)%2;tmp[i*4+1]=(S_Box[i][(hang+1)*16+lie]/4)%2;tmp[i*4]=(S_Box[i][(hang+1)*16+lie]/8)%2;}for(i=0;i<32;i++) //P置换Ri[i]=tmp[P_Table[i]-1];Xor(Ri,Li,32); //异或for(i=0;i<32;i++) //交换左右明文{Li[i]=ss[i];}}for(i=0;i<32;i++){tmp[i]=Li[i];Li[i]=Ri[i];Ri[i]=tmp[i];}for(i=0;i<64;i++)PMW[i]=MW[Final_Table[i]-1];BitToByte(Out,PMW,64); //位到字节的转换}delete[] MW;delete[] tmp;delete[] PMW;delete[] kzmw;delete[] keytem;delete[] ss;}bool RunDes(char *Out, char *In, int datalength, char *Key, bool Type) //加密运行函数，判断输入以及对输入文本8字节分割{if( !( Out && In && Key && (datalength=(datalength+7)&0xfffffff8) ) )return false;keyfc(Key);for(int i=0,j=datalength%8; i<j; ++i,Out+=8,In+=8)DES(Out, In, Type);return true;}int main(){char* Ki = new char[8];char Enter[]="This is the test of DES!";char* Print = new char[200];int len = sizeof(Enter);int i_mf;cout << "请输入密钥（8位）：" <<"\n";for(i_mf=0;i_mf<8;i_mf++)cin >> Ki[i_mf];cout << "\n";RunDes(Print,Enter,len,Ki,0);//加密cout << "----加密前----" << "\n";for(i_mf=0;i_mf<len;i_mf++)cout << Enter[i_mf];cout << "\n\n";cout << "----加密后----" << "\n";for(i_mf=0;i_mf<len;i_mf++)cout<<Print[i_mf];cout << "\n\n";//此处进行不同密钥输入测试cout << "请输入密钥（8位）：" <<"\n";for(i_mf=0;i_mf<8;i_mf++)cin >> Ki[i_mf];cout << "\n";RunDes(Enter,Print,len,Ki,1);//解密cout << "----解密后----" << "\n";for(i_mf=0;i_mf<len;i_mf++)cout << Enter[i_mf];cout << endl;delete[] Ki;delete[] Print;return 0;}二、程序编译、运行结果图：三、程序总体框架图：读取待加密文本输入密钥DES 加密显示加密后文本再次输入密钥DES 解密显示解密后文本显示错误解密信息密钥错误密钥正确四、程序实现流程图：。