DES加密算法的实现

最新推荐文章于 2025-06-14 15:32:05 发布

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分类专栏：计算机网络文章标签：加密 DES 解密对称加密

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qiao_yihan/article/details/46492235

本文详细介绍了DES加密算法，包括对称加密的基本原理、数据加密标准DES的背景及其56位密钥特点。通过c++程序展示了如何实现DES的加密和解密过程，包括初始置换、函数F、密钥生成及轮变换。最后，讨论了实验效果并提供了完整代码链接。

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本文内容：
1. 对称加密
2. 数据加密标准
3. 用c++程序实现DES加密和解密
4. 实验效果

一、对称加密

对称加密也称为常规加密、私钥或单钥加密。
一个对称加密由5部分组成：
- 明文(plaintext):这是原始信息或数据，作为算法的输入。
- 加密算法(encryption algorithm):加密算法对明文进行各种替换和转换。
- 密钥(secret key):密钥也是算法的输入。算法进行的具体替换和转换取决于密钥。
- 密文(ciphertext):这是产生的已被打乱的消息输出。
- 解密算法(decryption algorithm):本质上是加密算法的反向执行。它使用密文和同一密钥产生产生原始明文。

下图解释了这一过程：
这里写图片描述

二、数据加密标准

数据加密标准（Data Encryption Standard, DES）于1977年被美国国家标准局(National Bureau of Standard, NBS)，即现在国家标准和技术协会(National Institute of Standards and Technology,NIST)采纳为联邦46（FIPS PUB 46）。这个算法本身指的是数据加密算法(Data Encryption Algorithm)。DES采用了64位的分组长度和56位的密钥长度。它将64位的经过一系列的变换得到64位的输出，解密则使用了相同的步骤和相同的密钥。

三、用c++程序实现DES加密和解密

下图是DES加密算法的整体流程图：
这里写图片描述
64位输入明文先进行初始置换IP，然后进行16轮相同的函数作用，最后在进行一个逆初始置换输出64位的密文。上图的右半部分是密钥的产生和使用过程，首先64位密钥压缩置换后变为56位，然后进行循环左移和置换选择得到子密钥和每轮的输入。
初始置换（IP）：

// 初始置换表
int IP[] = {
  
  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
           };
// 逆置换表
int IP_1[] = {
  
  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
             };