DES加密实验报告

DES（Data Encryption Standard）是一种经典的对称加密算法，由IBM公司开发，并在1976年由美国国家标准局（NIST）采纳为联邦信息处理标准（FIPS）。DES算法以其高效和相对安全的特点，在过去的几十年中被广泛应用。然而，随着计算能力的提升，DES的56位密钥长度已经不足以抵御现代的密码攻击，因此现在更多地被更安全的算法如AES（Advanced Encryption Standard）取代。 DES加密过程主要包括以下三个阶段： 1. **初始置换（IP）**：64位的明文数据首先通过初始置换IP进行重新排列，将原始的64位数据分为两个32位的部分，分别为L0和R0，这为后续的迭代操作做准备。 2. **迭代变换（16轮Feistel网络）**：DES的核心是16次迭代变换，每次迭代都使用一个不同的子密钥Ki。在每次迭代中，右边的数据Ri-1经过一系列复杂操作，包括扩展置换、S盒替换、异或操作和P盒置换，然后与左边的数据Li-1异或，形成新的Ri。左半部分则变为新的Li，而右半部分变为新的Ri。最后一轮不进行左右交换，直接组合R16和L16。 3. **逆初始置换（IP-1）**：16轮迭代后的结果R16和L16通过逆初始置换IP-1，恢复成64位的密文输出。 解密过程与加密过程基本相同，唯一的区别在于子密钥的使用顺序。在解密时，子密钥按照K16、K15...K1的反序使用，以还原出原始的明文。 在实际的编程实现中，DES通常会包括以下功能函数： - `EncodeMain()`：主加密函数，调用其他加密相关函数。 - `DecodeMain()`：解密函数，虽然在这个实验报告中未使用，但理论上应包含解密逻辑。 - `Decode()` 和 `Encode()`：分别用于解密和加密8个字符，8个密钥字符。 - `keyBuild()`：构建密钥数组，从用户提供的密钥字符生成用于迭代的子密钥。 - `StrtoBin()`：将输入的字符转换为二进制表示。 - `keyCreate()`：子函数，可能用于创建子密钥。 - `EncodeData()`：执行实际的加密数据操作，即上述的迭代变换。 - `F()`：F函数，是迭代变换中的关键部分，结合子密钥和Ri进行操作。 - `Expand()`：扩展置换，将32位Ri扩展到48位。 - `ExchangeS()`：S盒替换，通过S盒进行非线性变换。 - `ExchangeP()`：P盒置换，重新排列数据。 - `FillBin()`：填充二进制数据，可能用于处理不足64位的数据。 以上就是DES加密算法的基本原理和实现概述。在编写代码实现时，还需要注意位操作、数据类型转换以及错误处理等细节。由于DES的密钥长度较短，如今已不推荐用于保护高度敏感的信息，但在理解密码学原理和学习经典加密算法时，DES仍然是一个很好的起点。