<think>嗯,用户想用Python生成DES算法的16轮子密钥,并且通过命令行工具DES.py来执行,保存结果到out1.txt,初始密钥是0x1234567890abcdef。首先,我需要回忆DES的密钥生成过程。DES的密钥是64位,但实际使用56位,分成左右各28位,每轮左移不同的位数,然后通过置换选择2得到子密钥。
用户可能需要一个Python脚本,能够处理初始密钥,执行循环左移和置换,生成16轮子密钥。然后,如何通过命令行传递参数呢?可能需要用argparse库来处理命令行输入,比如指定模式为密钥扩展,初始密钥,输出文件等。
另外,初始密钥是十六进制的0x1234567890abcdef,需要先转换成二进制字符串,去掉奇偶校验位,得到56位的密钥。然后分成C0和D0两部分,每部分28位。每一轮根据轮数左移1或2位,然后合并后通过PC-2置换生成48位的子密钥。
需要注意Python中处理位操作的方法,比如使用位掩码和移位操作。还有,置换表需要正确实现,比如PC-1和PC-2的表格。可能需要先定义这些置换表,然后按顺序应用。
然后,生成的每个子密钥需要保存到out1.txt文件中,每行一个?或者用某种格式。用户可能希望输出是十六进制的,方便查看。
现在,用户提供的引用中有提到DES密钥信息保存到keys.txt,可能可以参考输出格式。但用户这里要求的是out1.txt,所以需要将16轮子密钥按顺序写入该文件。
需要检查代码是否正确处理了初始密钥,正确应用了循环左移,以及置换是否正确。此外,确保Python脚本可以通过命令行参数接收初始密钥和输出文件,比如使用sys.argv或者argparse。
可能的步骤是:解析命令行参数,转换初始密钥为二进制,应用PC-1置换,分成C0和D0,然后循环16轮,每轮左移,合并后应用PC-2生成子密钥,保存到文件。
测试时,可以用示例初始密钥,验证生成的子密钥是否正确。比如,第一轮子密钥是否正确,或者参考已知的DES密钥扩展例子。
最后,确保代码能够通过命令行运行,比如python DES.py --mode key_schedule --key 0x1234567890abcdef --output out1.txt,或者类似的参数格式。可能需要使用argparse来定义这些选项。
总结,代码结构大致分为:参数解析,密钥处理(十六进制转二进制,PC-1置换),生成16轮子密钥(循环左移,PC-2置换),输出到文件。需要处理位数转换,位移操作,以及正确的置换表应用。</think>根据需求,实现DES密钥扩展的Python脚本需要遵循以下步骤:
### 解决方案
1. **密钥预处理**
- 将16进制密钥转换为64位二进制
- 使用PC-1置换表压缩为56位有效密钥
- 分为左右各28位的C0和D0
2. **密钥循环移位**
- 定义左移位数表:`[1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1]`
- 执行16轮循环左移操作
3. **子密钥生成**
- 每轮合并左右两部分
- 使用PC-2置换表压缩为48位子密钥
```python
# DES.py
import sys
import argparse
# DES置换表
PC1 = [
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
]
PC2 = [
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
]
SHIFT = [1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1]
def hex_to_bin(hex_str):
return bin(int(hex_str, 16))[2:].zfill(64)
def permute(bits, table, n):
return ''.join([bits[i-1] for i in table])[:n]
def left_shift(bits, n):
return bits[n:] + bits[:n]
def generate_subkeys(key_hex):
key_bin = hex_to_bin(key_hex)
key_pc1 = permute(key_bin, PC1, 56)
c = key_pc1[:28]
d = key_pc1[28:]
subkeys = []
for i in range(16):
c = left_shift(c, SHIFT[i])
d = left_shift(d, SHIFT[i])
combined = c + d
subkey = permute(combined, PC2, 48)
subkeys.append(subkey)
return subkeys
def main():
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument('--mode', choices=['key_schedule'], required=True)
parser.add_argument('--key', type=str, required=True)
parser.add_argument('--output', type=str, required=True)
args = parser.parse_args()
if args.mode == 'key_schedule':
subkeys = generate_subkeys(args.key.lower().replace('0x',''))
with open(args.output, 'w') as f:
for i, sk in enumerate(subkeys, 1):
hex_key = hex(int(sk, 2))[2:].zfill(12)
f.write(f"Round {i:2}: {hex_key}\n")
if __name__ == "__main__":
main()
```
### 执行命令
```bash
python DES.py --mode key_schedule --key 0x1234567890abcdef --output out1.txt
```
### 实现说明
1. 密钥处理时自动去除奇偶校验位[^1]
2. 每轮移位量符合DES标准规范[^2]
3. 输出格式为每行包含轮次和十六进制子密钥