目录
一、基础补充
二、什么是DES算法
(1)对称加密算法
(2)非对称加密算法
(3)对称加密算法的应用
三、DES算法的基础操作步骤
1.明文的加密整体过程
2.F轮函数解析
3.密钥的形成过程
四、AC代码
五、DES算法的测试
六、共勉
一、基础补充
在实现DES算法时,需要掌握对二进制数的了解,例如:源码、反码、补码,位操作等,如果有不懂的朋友可以先去看看我对二进制数的理解,再来看DES算法,会更加容易。
源码、反码、补码:http://t.csdn.cn/Osuf2
位操作,例如:按位与、按位或、按位异或、按位左移、按位右移等:http://t.csdn.cn/YQ60C
我的参考视频:
DES加密算法|密码学|信息安全_哔哩哔哩_bilibili
二、什么是DES算法
(1)对称加密算法
1. 通信的双方同时掌握一个密钥,加密解密都是由一个密钥完成的(加密密钥等于解密密钥)。
2. 双方通信前共同拟定一个密钥,不对第三方公开。
3. 不具有个体原子性,一个密钥被共享,泄露几率会大大增加。
(2)非对称加密算法
1.在非对称加密中,不再只有一个密钥Key了。在非对称加密算法中,密钥被分解为一对,一个称为公开密钥,另一个称为私有密钥。对于公钥,可以通过非保密方式向他人公开,而私钥则由解密方保密,不对别人公开。
(3)对称加密算法的应用
1. DES算法是对称加密算法的代表,虽然现在已经很好实现,但是对于研究其改进的方法,有很重大的影响。
2. 在DES算法中由于大部分原始数据较长,首先需要将数据切成64位的明文分组,所以DES算法也叫做分组加密算法。
3. 在DES算法中使用的密钥位64位,其中有效的密钥长度其实只有56位(分成8块每块长为8位,每隔8位设置左后一位为校验位,采用就奇偶校验法)。
4. 在DES算法中加密的明文较长,需要对DES加密进行16轮的函数循环迭代。
三、DES算法的基础操作步骤
由于DES算法过于复杂,我将它分为3大步:
(1)明文的加密的整体过程
(2)F轮函数解析
(3)密钥的形成过程
1.明文的加密整体过程
(1) 输入64bit的明文进行IP置换,分成左右两个分支各为32bit, 左边:32bitL0,右边:32bitR0
(2) 右分支:L1 = R0 左分支:引入48bit 的密钥,R1=L0 异或 f(R0,K1)
(3) 相同的操作进行16次的运算循环,算出相应的,R1~R16,L0~L16
(4)最后在进行IP的逆序置换,将左右两个分支再次合并为64bit密文
(5)将上述的说法,汇聚成流程图,方便大家理解
(6)整体的操作代码:
string wen(string wenBinary[], int num) { int i, j; string ipWenBinary[100]; //保存明文 string left[17], right[17], temp, result; //分为左右两个分支 for (i = 0; i(7)在以上的操作都是在进行二进制数、整数、字符转换,操作代码如下:
//字符转二进制 string charToBinary(char c) { int i, b = c, k = 0, flag = 0; string result; //负数就是中文字符 if (b 1,,1->0 else result[i] = '0'; } for (i = 0; result[i] != '0'; i++) { result[i] = '0'; //补码 :反码加+1 } result[i] = '1'; } reverse(result.begin(), result.end()); //将结果逆序,成为最终的二进制 return result; } //二进制转整型 int binaryToInt(string s) { int i, result = 0, p = 1; for (i = s.length() - 1; i >= 0; i--) { result += ((s[i] - '0') * p); //数字字符转成字符 p *= 2; } return result; } //整型转二进制 string intToBinary(int i) { int k = 0; string result; while (k2.F轮函数解析
F轮函数是整个DES算法的核心其中包括:
(1)IP置换
(2)E扩展:将32bit的R0扩展为48bit的R0,其中扩展图为:
(3)异或:将48bit的R0于48bit的K1进行异或
(4)S盒压缩处理 :大盒子里有8块6bit 的小盒子,刚好容纳48bit的二进制数,盒子的特点是6进4出,出了盒子就变成了32bit的二进制数,举例:
(5)IP逆序置换
其中F轮函数的执行代码如下图所示:
//f函数 string f(string right, string k) //其中right 为明文的右分支R0--R16,k当前加密轮密钥 { int i, temp; string extendBinary, result, b0; //extendBinary用来存放E扩展32bit~48bit的内容 string b[8], row, col; string b8, pb; for (i = 0; i3.密钥的形成过程
(1)密钥原本为64bit ,去掉8位校验位,剩余56位参与运算
(2)按照交换规则,生成16位48bit的轮密钥
其中密钥生成的流程图和代码如下图:
void miyao() { int i, j; string miyao, miyaoBinary, pc1MiyaoBinary; string c[17], d[17], temp, pc2Temp; cout > miyao) { if (miyao.length() = 0; i--) { result += ((s[i] - '0') * p); //数字字符转成字符 p *= 2; } return result; } //整型转二进制 string intToBinary(int i) { int k = 0; string result; while (k miyao) { if (miyao.length()