实验二 des加密解密.docx

DES（Data Encryption Standard），即数据加密标准，是一种广泛应用于信息安全领域的加密算法。DES 在1976年被美国国家安全局（NSA）采纳为标准，其设计者是IBM公司。该算法基于块加密，将明文数据分成64位的块进行处理，使用56位的密钥对数据进行16轮的加密。尽管DES在当时被认为是非常安全的，但由于计算能力的发展，现在它已不再适用于需要高强度加密的场景，因为目前的计算机可以相对容易地破解DES加密。 实现DES加密解密的过程主要包括以下几个步骤： 1. **密钥变换**： - 将8字节的原始密钥扩展为64位的字串，不足的部分用0填充。 - 应用PC1置换表对64位密钥进行变换，得到56位的新密钥。 - 将56位密钥分为左右两部分C[0]和D[0]。 - 通过循环16次，每次循环进行左移并应用PC2置换表，生成16个48位的子密钥K[i]。 2. **数据处理**： - 8字节的明文数据扩展为64位，不足部分同样用0填充。 - 将64位数据分为L[0]和R[0]两部分，每部分32位。 - 接下来的16轮循环中，每轮都会用子密钥K[i]对数据进行加密： - 将R[i-1]扩展为48位的E[i-1]。 - E[i-1]与子密钥K[i]进行异或操作。 - 异或结果被分为8个6位的块，每个块通过S盒进行非线性变换。 - S盒的输入是6位，输出是4位，其中前1位和后1位决定行，中间4位决定列，找到对应S盒中的数值。 - S盒输出的8个4位块再通过P置换表组合成新的32位数据p。 - 计算R[i] = p XOR L[i-1]，并将R[i-1]赋值给L[i]。 3. **组合变换**： - 最后一轮迭代后，应用逆初始置换IP-1对R[16]和L[16]进行置换，得到最终的64位密文。 在使用DES时，需要注意以下几点： - 解密过程与加密过程类似，只是子密钥的使用顺序相反，从K15到K0。 - 密钥管理非常重要，避免错误地处理密钥的某些位，特别是第8、16、24...64位。 对于问题： 1. **初始置换IP和逆初始置换IP-1**： - IP是将64位明文进行特定位置置换，然后分为L0和R0两部分。 - IP-1则是对16轮迭代后的64位数据进行置换，得到最终的密文输出。 2. **S盒实现**： - S盒是DES的非线性核心，输入6位，输出4位，通过输入的行号和列号在S盒中查找对应的数值。 3. **16轮密钥生成**： - 每轮加密都使用不同的子密钥K[i]，通过循环左移和PC2置换从原始密钥生成。 在实际编程实现DES时，通常会使用C++或其他编程语言，如果对GUI和MFC不熟悉，可以选择编写控制台程序。虽然DES现在已被更强大的加密算法如AES（高级加密标准）所替代，但它仍然是理解和学习密码学的重要基础。