DES加密解密算法(简单、易懂、超级详细)

慈云数据 7个月前 (05-09) 技术支持 33 0

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 (k  

2.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; i  

3.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() 
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