DES算法实现

完成一个DES 算法的 详细设计 ,内容包括：

DES（Data Encryption Standard）是一种用于电子数据加密的对称密钥块加密算法 .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 *** 作，输出同样64位长度的密文。DES 同样采用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。

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的两个重要的安全特性是混淆和扩散。其中 混淆 是指通过密码算法使明文和密文以及密钥的关系非常复杂，无法从数学上描述或者统计。 扩散 是指明文和密钥中的每一位信息的变动，都会影响到密文中许多位信息的变动，从而隐藏统计上的特性，增加密码的安全。

DES算法的基本过程是换位和置换。如图，有16个相同的处理阶段，称为轮。还有一个初始和最终的排列，称为 IP 和 FP，它们是反向的 (IP 取消 FP 的作用，反之亦然)。

在主轮之前，块被分成两个32位的一半和交替处理；这种纵横交错的方案被称为Feistel 方法。Feistel 结构确保了解密和加密是非常相似的过程——唯一的区别是在解密时子键的应用顺序是相反的。其余的算法是相同的。这大大简化了实现，特别是在硬件中，因为不需要单独的加密和解密算法。

符号表示异或（XOR） *** 作。Feistel 函数将半块和一些键合在一起。然后，将Feistel 函数的输出与块的另一半组合在一起，在下一轮之前交换这一半。在最后一轮之后，两队交换了位置；这是 Feistel 结构的一个特性，使加密和解密过程类似。

IP 置换表指定64位块上的输入排列。其含义如下：输出的第一个比特来自输入的第58位第二个位来自第50位，以此类推，最后一个位来自第7位输入。

最后的排列是初始排列的倒数。

展开函数被解释为初始排列和最终排列。注意，输入的一些位在输出时是重复的输入的第5位在输出的第6位和第8位中都是重复的。因此，32位半块被扩展到48位。

P排列打乱了32位半块的位元。

表的“左”和“右”部分显示了来自输入键的哪些位构成了键调度状态的左和右部分。输入的64位中只有56位被选中；剩下的8（8、16、24、32、40、48、56、64）被指定作为奇偶校验位使用。

这个排列从56位键调度状态为每轮选择48位的子键。

这个表列出了DES中使用的8个S-box，每个S-box用4位的输出替换6位的输入。给定一个6位输入，通过使用外部的两个位选择行，以及使用内部的四个位选择列，就可以找到4位输出。例如，一个输入“011011”有外部位“01”和内部位“1101”。第一行为“00”，第一列为“0000”，S-box S5对应的输出为“1001”(=9)，即第二行第14列的值。

DES算法的基本流程图如下：

DES算法是典型的对称加密算法，在输入64比特明文数据后，通过输入64比特密钥和算法的一系列加密步骤后，可以得到同样为64比特的密文数据。反之，我们通过已知的密钥，可以将密文数据转换回明文。 我们将算法分为了三大块：IP置换、16次T迭代和IP逆置换 ，加密和解密过程分别如下：

实验的设计模式是自顶向下的结构，用C语言去分别是先各个函数的功能，最后通过主函数将所有函数进行整合，让算法更加清晰客观。

通过IP置换表，根据表中所示下标，找到相应位置进行置换。

对于16次迭代，我们先将传入的经过 IP 混淆过的64位明文的左右两部分，分别为32位的和32位的 。之后我们将和进行交换，得到作为IP逆置换的输入：

，

子密钥的生成，经历下面一系列步骤：首先对于64位密钥，进行置换选择，因为将用户输入的64 位经历压缩变成了56位，所以我们将左面和右面的各28位进行循环位移。左右两部分分别按下列规则做循环移位：当 ，循环左移1位；其余情况循环左移2位。最后将得到的新的左右两部分进行连接得到56位密钥。

对半块的 Feistel *** 作分为以下五步：

如上二图表明，在给出正确的密码后，可以得到对应的明文。

若密码错误，将解码出错误答案。

【1】 Data Encryption Standard

【2】 DES算法的详细设计（简单实现）

【3】 深入理解并实现DES算法

【4】 DES算法原理完整版

【5】 安全体系（一）—— DES算法详解

分类: 电脑/网络 >>程序设计 >>其他编程语言

问题描述:

各位好，请求各位java学习者帮助钉解决这个问题。

我想用des算法对我的名字进行加密

我也在网上下载了des算法，包括FileDES,SubKey,Des各程序，

可能没真正理解这些程序，所以我想调用都不知道将这些东西

组合起来，有知道的请帮帮忙啊！

解析:

package des

import java.io.*

import java.nio.*

import java.nio.channels.FileChannel

public class FileDES{

private static final boolean enc=true加密

private static final boolean dec=false解密

private String srcFileName

private String destFileName

private String inKey

private boolean actionType

private File srcFile

private File destFile

private Des des

private void *** yzePath(){

String dirName

int pos=srcFileNamestIndexOf("/")

dirName=srcFileName.substring(0,pos)

File dir=new File(dirName)

if (!dir.exists()){

System.err.println(dirName+" is not exist")

System.exit(1)

}else if(!dir.isDirectory()){

System.err.println(dirName+" is not a directory")

System.exit(1)

}

pos=destFileNamestIndexOf("/")

dirName=destFileName.substring(0,pos)

dir=new File(dirName)

if (!dir.exists()){

if(!dir.mkdirs()){

System.out.println ("can not creat directory:"+dirName)

System.exit(1)

}

}else if(!dir.isDirectory()){

System.err.println(dirName+" is not a directory")

System.exit(1)

}

}

private static int replenish(FileChannel channel,ByteBuffer buf) throws IOException{

long byteLeft=channel.size()-channel.position()

if(byteLeft==0L)

return -1

buf.position(0)

buf.limit(buf.position()+(byteLeft<8 ? (int)byteLeft :8))

return channel.read(buf)

}

private void file_operate(boolean flag){

des=new Des(inKey)

FileOutputStream outputFile=null

try {

outputFile=new FileOutputStream(srcFile,true)

}catch (java.io.FileNotFoundException e) {

e.printStackTrace(System.err)

}

FileChannel outChannel=outputFile.getChannel()

try{

if(outChannel.size()%2!=0){

ByteBuffer bufTemp=ByteBuffer.allocate(1)

bufTemp.put((byte)32)

bufTemp.flip()

outChannel.position(outChannel.size())

outChannel.write(bufTemp)

bufTemp.clear()

}

}catch(Exception ex){

ex.printStackTrace(System.err)

System.exit(1)

}

FileInputStream inFile=null

try{

inFile=new FileInputStream(srcFile)

}catch(java.io.FileNotFoundException e){

e.printStackTrace(System.err)

System.exit(1)

}

outputFile=null

try {

outputFile=new FileOutputStream(destFile,true)

}catch (java.io.FileNotFoundException e) {

e.printStackTrace(System.err)

}

FileChannel inChannel=inFile.getChannel()

outChannel=outputFile.getChannel()

ByteBuffer inBuf=ByteBuffer.allocate(8)

ByteBuffer outBuf=ByteBuffer.allocate(8)

try{

String srcStr

String destStr

while(true){

if (replenish(inChannel,inBuf)==-1) break

srcStr=((ByteBuffer)(inBuf.flip())).asCharBuffer().toString()

inBuf.clear()

if (flag)

destStr=des.enc(srcStr,srcStr.length())

else

destStr=des.dec(srcStr,srcStr.length())

outBuf.clear()

if (destStr.length()==4){

for (int i = 0i<4i++) {

outBuf.putChar(destStr.charAt(i))

}

outBuf.flip()

}else{

outBuf.position(0)

outBuf.limit(2*destStr.length())

for (int i = 0i<destStr.length()i++) {

outBuf.putChar(destStr.charAt(i))

}

outBuf.flip()

}

try {

outChannel.write(outBuf)

outBuf.clear()

}catch (java.io.IOException ex) {

ex.printStackTrace(System.err)

}

}

System.out.println (inChannel.size())

System.out.println (outChannel.size())

System.out.println ("EoF reached.")

inFile.close()

outputFile.close()

}catch(java.io.IOException e){

e.printStackTrace(System.err)

System.exit(1)

}

}

public FileDES(String srcFileName,String destFileName,String inKey,boolean actionType){

this.srcFileName=srcFileName

this.destFileName=destFileName

this.actionType=actionType

*** yzePath()

srcFile=new File(srcFileName)

destFile=new File(destFileName)

this.inKey=inKey

if (actionType==enc)

file_operate(enc)

else

file_operate(dec)

}

public static void main(String[] args){

String file1=System.getProperty("user.dir")+"/111.doc"

String file2=System.getProperty("user.dir")+"/222.doc"

String file3=System.getProperty("user.dir")+"/333.doc"

String passWord="1234ABCD"

FileDES fileDes=new FileDES(file1,file2,passWord,true)

FileDES fileDes1=new FileDES(file2,file3,passWord,false)

}

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