DES加密算法的實現(xiàn)

◆曾清揚

DES加密算法的實現(xiàn)

◆曾清揚

（華北電力大學(xué) 北京 102206）

本文首先分析了DES加密算法出現(xiàn)的背景，對DES算法進行了簡要地介紹，淺析了DES加密算法的原理，然后用DES加密算法對消息進行加解密。

DES加密算法；C++；加解密

0 引言

隨著信息社會的發(fā)展，人們對信息安全越來越重視，越來越多的人開始關(guān)心在網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)的安全性。而DES算法作為一個典型的加密算法，廣泛地應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)加密。DES算法是從IBM 1970年初開發(fā)出的一個叫Lucifer的算法發(fā)展起來的，Lucifer是一個包含類似DES構(gòu)造模塊的代替-置換網(wǎng)絡(luò)。在DES中，函數(shù)的輸出與前一輪輸出進行異或后，作為下一輪的輸出。DES算法是一個分組加密算法，以64位為一組對數(shù)據(jù)進行加密，輸入64位明文，用DES加密后輸出64位密文。

1 DES算法簡介

1.1 DES整體描述

1.2 DES輪函數(shù)

在每一輪中，密鑰通過移位和置換選擇產(chǎn)生新一輪的子密鑰。通過E表擴展置換數(shù)據(jù)，右半部分32比特擴展成48比特，與每一輪生成的48比特的子密鑰異或，通過8個S盒進行代換、選擇運算生成新的32比特數(shù)據(jù)，新的32位比特再通過P盒置換一次。通過P盒輸出與數(shù)據(jù)的左半部分32比特進行異或運算，成為新的右半部分32位的數(shù)據(jù)。原來的右半部分成為新的左半部分32位的數(shù)據(jù)。每輪變換可由以下公式表示:

圖2可以表示DES加密算法的輪結(jié)構(gòu)。

2 DES算法的C++實現(xiàn)

2.1 用DES算法加密數(shù)據(jù)

關(guān)鍵函數(shù)及用途如下：

（1）IP(const int input[64],int output[64],int table[64])

初始IP置換，64比特的輸入到64比特的輸出,左右分別為32比特。

（2）Charchangetobit(const char input[],int output[],int *bits)；把字符串類型轉(zhuǎn)換為整型的二進制數(shù)進行存儲，類比比特。

（3）E(const int input[32],int output[48],int table[48]) E表擴展數(shù)據(jù)，將32比特擴展成為48比特。

（4）Xor(int *a,int *b,int len)進行異或操作。

（5）S(const int input[48],int output[32],int table[8][4][16]) S盒壓縮將48比特的數(shù)據(jù)壓縮成32位。

（6）P(const int input[32],int output[32],int table[32]) P盒進行置換。

圖1 DES加密算法框圖

圖2 DES加密算法的輪結(jié)構(gòu)

（7）IP_In(const int input[64],int output[64],int table[64])最后一步逆置換。

（8）PC_1(const int input[64],int output[56],int table[56])密鑰的置換選擇1。

（9）PC_2(const int input[56],int output[48],int table[48])密鑰的置換選擇2。

（10）RotateL(const int input[28],int output[28], int leftCount)密鑰循環(huán)左移。

（11）subKey(const int input[64],int Subkey[16][48])每一輪子密鑰的生成。

輸入明文以及密鑰，生成密文，效果如圖3所示。

圖3 加密實現(xiàn)效果

2.2 對用DES算法加密的數(shù)據(jù)進行解密

輸入密文以及密鑰，生成明文。效果如圖4所示。

3 結(jié)束語

DES加密算法較為復(fù)雜，多次運用了代換和置換的方式，實現(xiàn)起來有一定的難度。但是由于其S盒并未公開和其密鑰可以通過窮舉攻擊的方式被破解，其安全性也遭到了一定的質(zhì)疑。在DES的基礎(chǔ)上也進一步發(fā)展起來了各種DES的變型，對于DES算法我們能進一步研究其變型以及變型的安全性。

圖4 解密實現(xiàn)效果

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