一、DSE算法背景介紹
成都創(chuàng)新互聯(lián)公司專注于企業(yè)營銷型網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)站重做改版、蒲江縣網(wǎng)站定制設(shè)計、自適應(yīng)品牌網(wǎng)站建設(shè)、HTML5、商城系統(tǒng)網(wǎng)站開發(fā)、集團(tuán)公司官網(wǎng)建設(shè)、成都外貿(mào)網(wǎng)站建設(shè)公司、高端網(wǎng)站制作、響應(yīng)式網(wǎng)頁設(shè)計等建站業(yè)務(wù),價格優(yōu)惠性價比高,為蒲江縣等各大城市提供網(wǎng)站開發(fā)制作服務(wù)。1. DES的采用
1979年,美國銀行協(xié)會批準(zhǔn)使用
1980年,美國國家標(biāo)準(zhǔn)局(ANSI)贊同DES作為私人使用的標(biāo)準(zhǔn),稱之為DEA(ANSI X.392)
1983年,國際化標(biāo)準(zhǔn)組織ISO贊同DES作為國際標(biāo)準(zhǔn),稱之為DEA-1
該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定每五年審查一次,計劃十年后采用新標(biāo)準(zhǔn)
最近的一次評估是在1994年1月,已決定1998年12月以后,DES將不再作為聯(lián)邦加密標(biāo)準(zhǔn)。
2.DES算法特點(diǎn)
1) 分組加密算法:
以64位為分組。64位一組的明文從算法一端輸入,64位密文從另一端輸出。
2) 對稱算法:
加密和解密用同一密鑰。
3) 有效密鑰長度為56位。
密鑰通常表示為64位數(shù),但每個第8位用作奇偶校驗,可以忽略。輸入的64bit秘鑰只有56bit作為有效位
二、DES算法描述
1、DES算法加密流程的文字描述
DES對64位的明文分組進(jìn)行操作。通過一個初始置換,將明文分組分成左半部分和右半部分,各32位長。然后進(jìn)行16輪完全相同的運(yùn)算,這些運(yùn)算被稱為函數(shù)f,在運(yùn)算過程中數(shù)據(jù)與密鑰結(jié)合。經(jīng)過16輪后,左、右半部分合在一起,經(jīng)過一個末置換(初始置換的逆置換),這樣該算法就完成了。
二、DES算法加密流程的圖形描述
圖一
圖二
三、具體參數(shù)解釋
1、IP置換和IP逆置換
IP置換作用于進(jìn)行16輪f函數(shù)作用之前,IP逆置換作用于16輪f函數(shù)作用之后。IP置換和IP逆置換表如下圖所示:
圖三
該表的含義解釋:例如IP置換表中的第一行第一列的數(shù)值為58,就代表將明文的第58位替換到第一位,例如明文初始的第58位是1,第1位是0,第39位是0,根據(jù)上表替換后的64位待加密文本為:第一位是1,第58位是0。之后提到的置換表也是這個意思。
2、f函數(shù)
經(jīng)過初始置換后,進(jìn)行16輪完全相同的運(yùn)算。這些運(yùn)算被稱為f,在運(yùn)算過程中數(shù)據(jù)與密鑰結(jié)合。f函數(shù)作用于每輪的key值和每輪的待加密文本的右半部分,即Ki,Ri
f函數(shù)作用于每輪的key值和每輪的待加密文本的右半部分,即Ki,Ri
圖四
函數(shù)¦的輸出經(jīng)過一個異或運(yùn)算,和左半部分結(jié)合,其結(jié)果成為新的右半部分,原來的右半部分成為新的左半部分。
圖五
3、擴(kuò)展置換,擴(kuò)展置換將32位的R部分,擴(kuò)展為48位
擴(kuò)展表如圖所示:
圖六
4、S盒替換,S盒替換將擴(kuò)展替換后與ki(第i輪KEY值)異或后的結(jié)果壓縮為32位,每6位與一個S盒運(yùn)算,運(yùn)算后壓縮為4位,共有八個S盒,分為S1,S2......S8。具體如下圖所示
圖七
S盒介紹,以第六個S盒,S6為例
圖八
設(shè)入的六位為b1,b2,b3,b4,b5,b6,b1、b6位組合得到列號,b2,b3,b4,b5組合得到行號。具體實現(xiàn)看底下的代碼。確定行號和列好后將6位替換為4位數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)段具體值即為行列相交處的值,例如3行4列即為5,5的二進(jìn)制碼位1001,將原來的6位替換為4位即1001
4、P盒替換
P盒替換將S盒替換之后的結(jié)果進(jìn)行一次位置替換,替換表如圖所示:
圖九
5 最后講一下重頭戲——16輪秘鑰生成
先上個圖
圖10
圖中的置換選擇1和置換選擇2跟之前將的置換選擇原理是一樣的,在代碼中你能看到置換表
這里也給出來吧
圖11
C0,D0指的是將56位(注位都是指的bit)秘鑰分為左右兩部分,C0代表左半部分,D0是右半部分。循環(huán)左移指的是將bit位循環(huán)左移,移除的位補(bǔ)到末尾,l例如100010循環(huán)左移一位之后位000101
每輪秘鑰生成的時候循環(huán)左移的次數(shù)都不一樣,具體如下表
圖12
四、以上都是文字加圖表描述,下面直接上代碼,代碼我都加了詳細(xì)的備注,大家結(jié)合上面的說明一定能讀懂滴。有點(diǎn)長,大家細(xì)心看
#writter:liuyang@BUAASoftwareDepartment #date:2014/05/14 #function:DEC加密、解密算法 #contact me:734056968@qq.com #IP置換表 IP_table=[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, 57, 49, 41, 33, 25, 17, 9, 1, 59, 51, 43, 35, 27, 19, 11, 3, 61, 53, 45, 37, 29, 21, 13, 5, 63, 55, 47, 39, 31, 23, 15, 7 ] #逆IP置換表 _IP_table=[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 ] #S盒中的S1盒 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 ] #S盒中的S2盒 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 ] #S盒中的S3盒 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 ] #S盒中的S4盒 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 ] #S盒中的S5盒 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 ] #S盒中的S6盒 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 ] #S盒中的S7盒 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 ] #S盒中的S8盒 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 ] # S盒 S=[S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8] #P盒 P_table=[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 ] #壓縮置換表1,不考慮每字節(jié)的第8位,將64位密鑰減至56位。然后進(jìn)行一次密鑰置換。 yasuo1_table=[ 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 ] #壓縮置換表2,用于將循環(huán)左移和右移后的56bit密鑰壓縮為48bit yasuo2_table=[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 ] #用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展置換,將32bit數(shù)據(jù)擴(kuò)展為48bit extend_table=[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 ] #將字符轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的Unicode碼,中文用2個字節(jié)表示 def char2unicode_ascii(intext,length): outtext=[] for i in range(length): outtext.append(ord(intext[i])) return outtext #將Unicode碼轉(zhuǎn)為bit def unicode2bit(intext,length): outbit=[] for i in range(length*16): outbit.append((intext[int(i/16)]>>(i%16))&1)#一次左移一bit return outbit #將8位ASCII碼轉(zhuǎn)為bit def byte2bit(inchar,length): outbit=[] for i in range(length*8): outbit.append((inchar[int(i/8)]>>(i%8))&1)#一次左移一bit return outbit #將bit轉(zhuǎn)為Unicode碼 def bit2unicode(inbit,length): out=[] temp=0 for i in range(length): temp=temp|(inbit[i]<<(i%16)) if i%16==15: out.append(temp) temp=0 return out #將bit轉(zhuǎn)為ascii 碼 def bit2byte(inbit,length): out=[] temp=0 for i in range(length): temp=temp|(inbit[i]<<(i%8)) if i%8==7: out.append(temp) temp=0 return out #將unicode碼轉(zhuǎn)為字符(中文或英文) def unicode2char(inbyte,length): out="" for i in range(length): out=out+chr(inbyte[i]) return out #生成每一輪的key def createKeys(inkeys): keyResult=[] asciikey=char2unicode_ascii(inkeys,len(inkeys)) keyinit=byte2bit(asciikey,len(asciikey)) # print("keyinit=",end='') # print(keyinit) #初始化列表key0,key1 key0=[0 for i in range(56)] key1=[0 for i in range(48)] #進(jìn)行密碼壓縮置換1,將64位密碼壓縮為56位 for i in range(56): key0[i]=keyinit[yasuo1_table[i]-1] #進(jìn)行16輪的密碼生成 for i in range(16): #---------確定左移的次數(shù)---------- if (i==0 or i==1 or i==8 or i==15): moveStep=1 else: moveStep=2 #------------------------------ #--------分兩部分,每28bit位一部分,進(jìn)行循環(huán)左移------------ for j in range(moveStep): for k in range(8): temp=key0[k*7] for m in range(7*k,7*k+6): key0[m]=key0[m+1] key0[k*7+6]=temp temp=key0[0] for k in range(27): key0[k]=key0[k+1] key0[27]=temp temp=key0[28] for k in range(28,55): key0[k]=key0[k+1] key0[55]=temp #----------------------------------------------------- #------------對56位密鑰進(jìn)行壓縮置換,壓縮為48位------------- for k in range(48): key1[k]=key0[yasuo2_table[k]-1] keyResult.extend(key1) #------------------------------------------------------ return keyResult def DES(text,key,optionType): keyResult=createKeys(key) finalTextOfBit=[0 for i in range(64)] finalTextOfUnicode=[0 for i in range(4)] # print(keyResult) if optionType==0:#選擇的操作類型為加密 tempText=[0 for i in range(64)]#用于臨時盛放IP逆置換之前,將L部分和R部分合并成64位的結(jié)果 extendR=[0 for i in range(48)]#用于盛放R部分的擴(kuò)展結(jié)果 unicodeText=char2unicode_ascii(text,len(text)) # print(unicodeText) bitText=unicode2bit(unicodeText,len(unicodeText)) # print(bitText) initTrans=[0 for i in range(64)]#初始化,用于存放IP置換后的結(jié)果 #------------------進(jìn)行初始IP置換--------------- for i in range(64): initTrans[i]=bitText[IP_table[i]-1] #將64位明文分為左右兩部分 L=[initTrans[i] for i in range(32)] R=[initTrans[i] for i in range(32,64)] #開始進(jìn)行16輪運(yùn)算 for i in range(16): tempR=R #用于臨時盛放R #-----------進(jìn)行擴(kuò)展,將32位擴(kuò)展為48位-------- for j in range(48): extendR[j]=R[extend_table[j]-1] # print(len(keyResult)) keyi=[keyResult[j] for j in range(i*48,i*48+48)] #----------與key值進(jìn)行異或運(yùn)算---------------- XORResult=[0 for j in range(48)] for j in range(48): if keyi[j]!=extendR[j]: XORResult[j]=1 SResult=[0 for k in range(32)] #---------開始進(jìn)行S盒替換------------------- for k in range(8): row=XORResult[k*6]*2+XORResult[k*6+5] column=XORResult[k*6+1]*8+XORResult[k*6+2]*4+XORResult[k*6+3]*2+XORResult[k*6+4] temp=S[k][row*16+column] for m in range(4): SResult[k*4+m]=(temp>>m)&1 #----------------------------------------- PResult=[0 for k in range(32)] #--------------開始進(jìn)行P盒置換---------------- for k in range(32): PResult[k]=SResult[P_table[k]-1] #------------------------------------------ #--------------與L部分的數(shù)據(jù)進(jìn)行異或------------ XORWithL=[0 for k in range(32)] for k in range(32): if L[k]!=PResult[k]: XORWithL[k]=1 #---------------------------------------------- #-------------將臨時保存的R部分值,即tempR復(fù)制給L------ L=tempR R=XORWithL #----交換左右兩部分------ L,R=R,L #-----合并為一部分 tempText=L tempText.extend(R) #-----------IP逆置換-------- for k in range(64): finalTextOfBit[k]=tempText[_IP_table[k]-1] finalTextOfUnicode=bit2byte(finalTextOfBit,len(finalTextOfBit)) # print(finalTextOfUnicode) finalTextOfChar=unicode2char(finalTextOfUnicode,len(finalTextOfUnicode)) # print(finalTextOfChar) return finalTextOfChar else:#選擇的操作類型為解密 tempText=[0 for i in range(64)]#用于臨時盛放IP逆置換之前,將L部分和R部分合并成64位的結(jié)果 extendR=[0 for i in range(48)]#用于盛放R部分的擴(kuò)展結(jié)果 unicodeText=char2unicode_ascii(text,len(text)) # print(unicodeText) bitText=byte2bit(unicodeText,len(unicodeText)) # print(bitText) initTrans=[0 for i in range(64)]#初始化,用于存放IP置換后的結(jié)果 #------------------進(jìn)行初始IP置換--------------- for i in range(64): initTrans[i]=bitText[IP_table[i]-1] #將64位明文分為左右兩部分 L=[initTrans[i] for i in range(32)] R=[initTrans[i] for i in range(32,64)] #-----------------開始16輪的循環(huán)----------------- for i in range(15,-1,-1): tempR=R #用于臨時盛放R #-----------進(jìn)行擴(kuò)展,將32位擴(kuò)展為48位-------- for j in range(48): extendR[j]=R[extend_table[j]-1] keyi=[keyResult[j] for j in range(i*48,i*48+48)] #----------與key值進(jìn)行異或運(yùn)算---------------- XORResult=[0 for j in range(48)] for j in range(48): if keyi[j]!=extendR[j]: XORResult[j]=1 SResult=[0 for k in range(32)] #---------開始進(jìn)行S盒替換------------------- for k in range(8): row=XORResult[k*6]*2+XORResult[k*6+5] column=XORResult[k*6+1]*8+XORResult[k*6+2]*4+XORResult[k*6+3]*2+XORResult[k*6+4] temp=S[k][row*16+column] for m in range(4): SResult[k*4+m]=(temp>>m)&1 #----------------------------------------- PResult=[0 for k in range(32)] #--------------開始進(jìn)行P盒置換---------------- for k in range(32): PResult[k]=SResult[P_table[k]-1] #------------------------------------------ #--------------與L部分的數(shù)據(jù)進(jìn)行異或------------ XORWithL=[0 for k in range(32)] for k in range(32): if L[k]!=PResult[k]: XORWithL[k]=1 #---------------------------------------------- #-------------將臨時保存的R部分值,即tempR復(fù)制給L------ L=tempR R=XORWithL #----交換左右兩部分------ L,R=R,L #-----合并為一部分 tempText=L tempText.extend(R) #-----------IP逆置換-------- for k in range(64): finalTextOfBit[k]=tempText[_IP_table[k]-1] finalTextOfUnicode=bit2unicode(finalTextOfBit,len(finalTextOfBit)) # print(finalTextOfUnicode) finalTextOfChar=unicode2char(finalTextOfUnicode,len(finalTextOfUnicode)) # print(finalTextOfChar) return finalTextOfChar def main(): text=input("請輸入要操作的文本: ") print(" ".join(["輸入的文本時",text])) optionType=input("請選擇是進(jìn)行加密還是解密,加密輸入0,解密輸入1: ") while(not(optionType=='0' or optionType=='1')): print("Wrong!!!選擇的操作類型只能是0或者是1") optionType=input("請選擇是進(jìn)行加密還是解密,加密輸入0,解密輸入1: ") length=len(text) Result="" if optionType=='0': # f=open('D:\encyptText.txt','w') #----------若輸入文本的長度不是4的整數(shù)倍,即不是64字節(jié)的整數(shù)倍,用空格補(bǔ)全(此處為了加密中文,用的是unicode編碼,即用16字節(jié)表示一個字符)------- text=text+(length%4)*" " length=len(text) key=input("請輸入8位加密密碼: ") while(len(key)!=8): print("wrong!!請輸入8位密碼") key=input("請輸入8位加密密碼: ") print("加密后的文本:",end=" ") for i in range(int(length/4)): tempText=[text[j] for j in range(i*4,i*4+4)] Result="".join([Result,DES(tempText,key,int(optionType))]) # f.write(Result) print(Result) if optionType=='1': #----------若輸入文本的長度不是8的整數(shù)倍,即不是64字節(jié)的整數(shù)倍,用空格補(bǔ)全(此處解密出來的密文用的是每8bit轉(zhuǎn)換為一個ascii碼,所以生成的八位表示的字符)------- # text=text+(length%8)*" " length=len(text) key=input("請輸入8位解密密碼: ") while(len(key)!=8): print("wrong!!請輸入8位密碼") key=input("請輸入8位解密密碼: ") print("解密后的文本:",end=" ") for i in range(int(length/8)): tempText=[text[j] for j in range(i*8,i*8+8)] Result="".join([Result,DES(tempText,key,int(optionType))]) print(Result)
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