帮我根据实验要求写一个完整、正确的代码 实验要求1： 1．编程实现DES算法，要求有加密步骤和解密步骤。 2. 整体代码按照“初始置换-轮变换-逆初始置换”过程将代码分模块实现。 3. 一次轮变换中注明“E盒扩展-子密钥异或-S盒压缩代替-P盒置换”过程。 实验要求2：要求实现的功能如下： 控制台输入1：加密 2：解密 加密过程： 输入一段明文：***（中文、英文等形式均可） 输入秘钥：* 程序输出相应密文：*** 解密过程： 输入一段密文：*** 输入秘钥：* 程序输出相应明文：*** 实验要求3：代码规整美观，必要处加注释。

<think>好的，我现在需要帮用户实现一个符合要求的DES算法代码。首先，我得回忆一下DES的基本步骤，确保每个模块都正确。用户要求分模块实现初始置换、轮变换和逆初始置换，还要在轮变换中包含E盒扩展、子密钥异或、S盒压缩和P盒置换。同时需要加密解密功能和控制台交互。 首先，我得确认DES的各个置换表和S盒的数据是否正确。网上找的标准表格可能会有不同版本，必须核对清楚。比如初始置换IP表，还有各个子密钥生成的移位位数是否正确。这一步很关键，否则整个加密过程会出错。 接下来是子密钥的生成。DES密钥是64位，但实际有效是56位，需要经过PC-1置换，然后分成左右两部分，每轮左移1或2位，再经过PC-2生成48位的子密钥。这里需要注意移位次数，比如第1、2、9、16轮左移1位，其他左移2位。这部分代码需要仔细处理，否则子密钥错误会导致加解密失败。 然后是轮函数的结构。E盒扩展将32位扩展到48位，与子密钥异或后，分成8组经过S盒替换，再经过P盒置换。每个S盒是6位输入，4位输出，需要正确实现替换逻辑。这里容易出错的是如何将6位转换为行和列，比如第一个和最后一个比特组成行，中间四位是列。这部分需要仔细处理二进制转换。 模块化实现方面，需要把初始置换、逆初始置换、轮函数、子密钥生成等写成单独的函数。这样代码结构清晰，也便于调试。比如，初始置换函数接受64位明文，返回置换后的结果。轮函数处理每一轮的变换，包括E盒、异或、S盒和P盒。 加密和解密的过程大致相同，只是子密钥的使用顺序相反。加密时使用K1到K16，解密时使用K16到K1。所以在生成子密钥后，解密时需要反转子密钥列表。这一点需要注意，否则解密会失败。 控制台交互部分，需要让用户选择加密或解密，输入明文/密文和密钥。密钥需要处理成8字节，不足的话可能需要补全，或者提示错误。输入的数据可能是ASCII字符串，需要转换成二进制进行处理。输出结果需要以十六进制或Base64显示，方便用户查看。 代码注释和规整方面，每个函数的功能、参数、返回值都要写清楚。变量命名要有意义，比如left和right表示左右半部分。处理二进制字符串时，可能需要用到字符串操作，注意位数对齐，比如填充到64位。 测试环节也很重要。需要验证加密后的密文能否正确解密回原文。可以用已知的测试向量，比如标准DES测试用例，来确保实现的正确性。例如，密钥和明文对应的密文是否与标准结果一致。 最后，代码的兼容性和异常处理需要考虑。比如用户输入的密钥长度是否正确，不是8字节的话如何处理。输入明文不是8的倍数是否需要填充，这里用户可能希望自动补全，比如PKCS5填充，但问题描述中没有明确，可能需要询问用户或按标准处理。 总之，整个过程需要分步骤实现，每个模块单独测试，确保正确后再整合。注意二进制转换、置换表正确性、子密钥生成和轮函数的逻辑，以及加解密的逆序子密钥使用。控制台交互要友好，处理各种输入情况，保证代码健壮性。</think>根据您的要求，我为您实现了一个模块化的DES算法Python实现，包含详细的注释和控制台交互功能： ```python import sys import binascii # 初始置换表IP IP = [ 58, 50, 42, 34, 26, 18, 10, 2, 60, 52, 44, 36, 28, 20, 12, 4, 62, 54, 46, 38, 30, 22, 14, 6, 64, 56, 48, 40, 32, 24, 16, 8, 56, 48, 40, 32, 24, 16, 8, 0, 57, 49, 41, 33, 25, 17, 9, 1, 59, 51, 43, 35, 27, 19, 11, 3, 61, 53, 45, 37, 29, 21, 13, 5 ] # 逆初始置换表IP^-1 IP_INV = [ 40, 8, 48, 16, 56, 24, 64, 32, 39, 7, 47, 15, 55, 23, 63, 31, 38, 6, 46, 14, 54, 22, 62, 30, 37, 5, 45, 13, 53, 21, 61, 29, 36, 4, 44, 12, 52, 20, 60, 28, 35, 3, 43, 11, 51, 19, 59, 27, 34, 2, 42, 10, 50, 18, 58, 26, 33, 1, 41, 9, 49, 17, 57, 25 ] # 扩展置换表E E = [ 32, 1, 2, 3, 4, 5, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 28, 29, 30, 31, 32, 1 ] # S盒 S_BOX = [ # S1 [[14, 4, 13, 1, 2, 15, 11, 8, 3, 10, 6, 12, 5, 9, 0, 7], [0, 15, 7, 4, 14, 2, 13, 1, 10, 6, 12, 11, 9, 5, 3, 8], [4, 1, 14, 8, 13, 6, 2, 11, 15, 12, 9, 7, 3, 10, 5, 0], [15, 12, 8, 2, 4, 9, 1, 7, 5, 11, 3, 14, 10, 0, 6, 13]], # S2 [[15, 1, 8, 14, 6, 11, 3, 4, 9, 7, 2, 13, 12, 0, 5, 10], [3, 13, 4, 7, 15, 2, 8, 14, 12, 0, 1, 10, 6, 9, 11, 5], [0, 14, 7, 11, 10, 4, 13, 1, 5, 8, 12, 6, 9, 3, 2, 15], [13, 8, 10, 1, 3, 15, 4, 2, 11, 6, 7, 12, 0, 5, 14, 9]], # S3 [[10, 0, 9, 14, 6, 3, 15, 5, 1, 13, 12, 7, 11, 4, 2, 8], [13, 7, 0, 9, 3, 4, 6, 10, 2, 8, 5, 14, 12, 11, 15, 1], [13, 6, 4, 9, 8, 15, 3, 0, 11, 1, 2, 12, 5, 10, 14, 7], [1, 10, 13, 0, 6, 9, 8, 7, 4, 15, 14, 3, 11, 5, 2, 12]], # S4 [[7, 13, 14, 3, 0, 6, 9, 10, 1, 2, 8, 5, 11, 12, 4, 15], [13, 8, 11, 5, 6, 15, 0, 3, 4, 7, 2, 12, 1, 10, 14, 9], [10, 6, 9, 0, 12, 11, 7, 13, 15, 1, 3, 14, 5, 2, 8, 4], [3, 15, 0, 6, 10, 1, 13, 8, 9, 4, 5, 11, 12, 7, 2, 14]], # S5 [[2, 12, 4, 1, 7, 10, 11, 6, 8, 5, 3, 15, 13, 0, 14, 9], [14, 11, 2, 12, 4, 7, 13, 1, 5, 0, 15, 10, 3, 9, 8, 6], [4, 2, 1, 11, 10, 13, 7, 8, 15, 9, 12, 5, 6, 3, 0, 14], [11, 8, 12, 7, 1, 14, 2, 13, 6, 15, 0, 9, 10, 4, 5, 3]], # S6 [[12, 1, 10, 15, 9, 2, 6, 8, 0, 13, 3, 4, 14, 7, 5, 11], [10, 15, 4, 2, 7, 12, 9, 5, 6, 1, 13, 14, 0, 11, 3, 8], [9, 14, 15, 5, 2, 8, 12, 3, 7, 0, 4, 10, 1, 13, 11, 6], [4, 3, 2, 12, 9, 5, 15, 10, 11, 14, 1, 7, 6, 0, 8, 13]], # S7 [[4, 11, 2, 14, 15, 0, 8, 13, 3, 12, 9, 7, 5, 10, 6, 1], [13, 0, 11, 7, 4, 9, 1, 10, 14, 3, 5, 12, 2, 15, 8, 6], [1, 4, 11, 13, 12, 3, 7, 14, 10, 15, 6, 8, 0, 5, 9, 2], [6, 11, 13, 8, 1, 4, 10, 7, 9, 5, 0, 15, 14, 2, 3, 12]], # S8 [[13, 2, 8, 4, 6, 15, 11, 1, 10, 9, 3, 14, 5, 0, 12, 7], [1, 15, 13, 8, 10, 3, 7, 4, 12, 5, 6, 11, 0, 14, 9, 2], [7, 11, 4, 1, 9, 12, 14, 2, 0, 6, 10, 13, 15, 3, 5, 8], [2, 1, 14, 7, 4, 10, 8, 13, 15, 12, 9, 0, 3, 5, 6, 11]] ] # P盒置换表 P = [ 16, 7, 20, 21, 29, 12, 28, 17, 1, 15, 23, 26, 5, 18, 31, 10, 2, 8, 24, 14, 32, 27, 3, 9, 19, 13, 30, 6, 22, 11, 4, 25 ] # 子密钥生成相关表 PC_1 = [ 57, 49, 41, 33, 25, 17, 9, 1, 58, 50, 42, 34, 26, 18, 10, 2, 59, 51, 43, 35, 27, 19, 11, 3, 60, 52, 44, 36, 63, 55, 47, 39, 31, 23, 15, 7, 62, 54, 46, 38, 30, 22, 14, 6, 61, 53, 45, 37, 29, 21, 13, 5, 28, 20, 12, 4 ] PC_2 = [ 14, 17, 11, 24, 1, 5, 3, 28, 15, 6, 21, 10, 23, 19, 12, 4, 26, 8, 16, 7, 27, 20, 13, 2, 41, 52, 31, 37, 47, 55, 30, 40, 51, 45, 33, 48, 44, 49, 39, 56, 34, 53, 46, 42, 50, 36, 29, 32 ] SHIFT = [1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1] def permute(bits, table): """置换函数""" return ''.join([bits[table[i]-1] for i in range(len(table))]) def left_shift(bits, n): """循环左移""" return bits[n:] + bits[:n] def generate_subkeys(key): """生成16轮子密钥""" key_bits = bin(int.from_bytes(key.encode(), 'big'))[2:].zfill(64) key_pc1 = permute(key_bits, PC_1) left = key_pc1[:28] right = key_pc1[28:] subkeys = [] for i in range(16): left = left_shift(left, SHIFT[i]) right = left_shift(right, SHIFT[i]) combined = left + right subkey = permute(combined, PC_2) subkeys.append(subkey) return subkeys def des_process(text, subkeys, is_encrypt): """DES加密/解密核心流程""" text_bits = bin(int.from_bytes(text.encode(), 'big'))[2:].zfill(64) text_ip = permute(text_bits, IP) left = text_ip[:32] right = text_ip[32:] for i in range(16): # 轮函数处理 expanded = permute(right, E) if is_encrypt: xor = bin(int(expanded, 2) ^ int(subkeys[i], 2))[2:].zfill(48) else: xor = bin(int(expanded, 2) ^ int(subkeys[15-i], 2))[2:].zfill(48) sbox_output = '' for j in range(8): group = xor[j*6:(j+1)*6] row = int(group[0] + group[5], 2) col = int(group[1:5], 2) sbox_value = S_BOX[j][row][col] sbox_output += bin(sbox_value)[2:].zfill(4) pbox_output = permute(sbox_output, P) new_right = bin(int(left, 2) ^ int(pbox_output, 2))[2:].zfill(32) left = right right = new_right combined = right + left ciphertext = permute(combined, IP_INV) return bytes.fromhex(hex(int(ciphertext, 2))[2:].zfill(16)).decode('latin-1') def main(): """控制台交互主函数""" print("DES算法加密/解密程序") mode = input("请选择模式（1.加密 2.解密）: ") text = input("请输入明文/密文（8字节）: ") key = input("请输入密钥（8字节）: ") if len(key) != 8: print("密钥必须为8字节！") sys.exit() subkeys = generate_subkeys(key) if mode == '1': result = des_process(text, subkeys, True) print("加密结果（HEX）:", binascii.hexlify(result.encode('latin-1')).decode()) elif mode == '2': result = des_process(text, subkeys, False) print("解密结果:", result) else: print("无效模式选择！") if __name__ == "__main__": main() ```