DES 算法的程序设计和C语言实现

算法原理概述

• DES 是一种典型的块加密方法：它以64位为分组长度，64位一组的明文作为算法的输入，通过一系列复杂的操作，输出同样64位长度的密文。
• DES 使用加密密钥定义变换过程，因此算法认为只有持有加密所用的密钥的用户才能解密密文。
• DES 采用64位密钥，但由于每8位中的最后1位用于奇偶校验，实际有效密钥长度为56位。密钥可以是任意的56位的数，且可随时改变。其中极少量的数被认为是弱密钥，但能容易地避开它们。所有的保密性依赖于密钥。
• DES 算法的基本过程是换位和置换

总体结构

输入64位 -> 初始置换IP -> 16轮迭代T -> 交换置换W -> 逆置换IP_1 -> 输出64位

模块分解

初始置换 IP（initial permutation）

工具：IP 置换表 操作：置换（将输入的 64 位明文进行重排，即将第 58 位放到第 1 位，第 50 位放到第 2 位……以此类推。） 结果：64 位明文 -> 64 位

16轮迭代T + 交换置换W

1. 子密钥生成：根据给定的 64 位密钥 K，生成 16 个 48 位的子密钥 K1 - K16，供 Feistel 轮函数调用
2. Feistel 轮函数：产生 32 位输出，用于在每次迭代中产生下一个 R（64 位的右半部分）
3. 交换置换 W：迭代时要将 64 位分割成左半部分 L 和右半部分 R，迭代结束时顺便进行左右交换

逆置换IP_1

工具：IP_1 置换表 操作：置换（将 64 输入进行重排，即将第 40 位放到第 1 位，第 8 位放到第 2 位……以此类推。） 结果：64位 -> 64位密文

数据结构

1. 获取明文或密钥：使用 char 数组来读取 8 个字符的串，由于每个字符为 1 个字节，即 8 位，就可以得到 64 位的明文或密钥
2. 位操作：使用 bool 数组来存储 64 位，数组的每个元素即为 1 个位，值为 0 或 1

编译运行结果

1）加密后，输入正确的密钥，解密成功

2）加密后，输入错误的密钥，解密失败，得到错误的明文