作业要求：
网上搜索DES的源代码。
利用DES源代码实现下面功能：
1：给定某个Sbox的输入差分情况下，计算所有输入对和所有Sbox输出差分的分布情况
2：统计DES算法在密钥固定情况，输入明文改变1位、2位，。。。64位时。输出密文位数改变情况。
3：统计DES算法在明文固定情况，输入密钥改变1位、2位，。。。64位时。输出密文位数改变情况。
为了具有客观性，2，3小题需要对多次进行统计，并计算其平均值。
实现：
DES源码：https://github.com/sliveryou/des-python-cipher
编程语言为python，利用pyqt库实现GUI界面。
第一题
该程序也即要寻找满足公式：\(S_j(B_j)\bigoplus S_j(B_j\bigoplusΔB_j)=ΔS_j\)的\(B_j\)的集合。
其中：\(S_j()\)为Sbox运算，\(ΔB_j\)为输入差分（6位），\(ΔS_j\)为输出差分（4位），\(B_j\)为所有可能的输入。
首先要求选定一个Sbox（S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8），再输入一个输入差分\(ΔB_j\)。可以通过PyQt5.QtWidgets.comboBox和PyQt5.QtWidgets.QLineEdit实现在GUI界面中选择Sbox和输入一个输入差分的功能。
拿到两个变量后，首先遍历4位的二进制数\(ΔS_j\)，然后再遍历6位的二进制数\(B_j\)，与输入差分\(ΔB_j\)先进行异或运算，然后进行Sbox运算，也即：\(S_j(B_j\bigoplusΔB_j)\)。另外同时再运算\(S_j(B_j)\)，代码：
for Delta_S in range(0, 16):
#遍历4位的二进制数
Delta_S = encrypt_function.convert_bin(Delta_S, 4)
for num in range(0, 64)：
#遍历6位的二进制数
a = encrypt_function.convert_bin(num, 6)
#进行异或运算
b = encrypt_function.XOR(a, input2)
#进行两次Sbox运算
a_value = get_sbox_value(a, Sbox)
b_value = get_sbox_value(b, Sbox)
根据公式，接下去就要对两次Sbox运算的结果进行异或运算\(S_j(B_j)\bigoplus S_j(B_j\bigoplusΔB_j)\)，然后判断结果是否与\(ΔS_j\)相等，如果相等的话就把此时的\(B_j\)保存下来。代码：
xor_reasult = encrypt_function.XOR(a_value, b_value)
if xor_reasult == Delta_S:
reasult = reasult + ' ' + a
最终再将保存的全部结果输出，可以通过PyQt5.QtWidgets.QTableWidgetItem实现在GUI界面中输出。代码：
def addline(self, Delta_S, count, result):
row = self.tableWidget.rowCount()
self.tableWidget.setRowCount(row + 1)
Delta_S_item = QtWidgets.QTableWidgetItem(Delta_S)
Delta_S_item.setTextAlignment(QtCore.Qt.AlignCenter)
self.tableWidget.setItem(row, 0, QtWidgets.QTableWidgetItem(Delta_S_item))
count_item = QtWidgets.QTableWidgetItem(count)
count_item.setTextAlignment(QtCore.Qt.AlignCenter)
self.tableWidget.setItem(row, 1, count_item)
self.tableWidget.setItem(row, 2, QtWidgets.QTableWidgetItem(result))
运行结果
指定Sbox为S1，输入差分为000001时，运行结果：
分析结果与书本中的分布情况一致。
第二题第三题
第二题与第三题由于实现原理大致相同，因此做了整合。要求首先确定是密钥固定，明文改变模式还是明文固定，密钥改变模式，然后再确定要进行多少次统计。
仍然可以通过PyQt5.QtWidgets.comboBox和PyQt5.QtWidgets.QLineEdit实现在GUI界面中选择模式和输入要统计的次数。
随机生成密钥和明文
由于原先DES加密程序中，密钥和明文都是可输入字符，也即普通的ASCII码（32到127），同时为了多次统计的方便，因此考虑每一次统计都在在这个ASCII码区段随机生成8个字符的密钥和明文。代码：
import random
# key_bin、key_str：密钥的二进制形式和字符串形式
# text_bin、text_str：明文的二进制形式和字符串形式
key_bin = ''
text_bin = ''
key_str = ''
text_str = ''
for i in range(0, 8):
key = random.randint(32, 128)
text = random.randint(32, 128)
key_bin = key_bin + encrypt_function.convert_bin(key, 8)
text_bin = text_bin + encrypt_function.convert_bin(text, 8)
key_str = key_str + chr(key)
text_str = text_str + chr(text)
每次改变明文（或密钥）位数
这里利用了异或运算的特点：无论是0和1，与1进行异或结果都会改变。
因此对于要改变的二进制数（假设为8位），那么只需要分别与00000001，000000011，00000111，······，11111111这8个二进制数进行异或运算，就可以实现改变1位，2位，3位，······，8位。而这8个二进制数对应的十进制数分别是：2^i-1，其中i=1,2,3,···,8，这可以利用for循环简单实现。
由于这里要改变的是明文（或密钥）是64位，同理就可以与64个二进制数进行异或运算。代码：
key_num=int(key_bin,2)
for i in range(1, 65):
change_key_bin = encrypt_function.convert_bin(text_num ^ (2 ** i - 1), 64)
局限性在于：没有实现随机改变某一位，只是逐位进行了改变。
计算密文对应改变的位数
通过遍历密文改变前后的每一位，比较是否相同，如果不相同就计数加一，即可计算出改变的位数：
change_num=0
for j in range(0, 64):
if change_cipher_bin[j] != cipher_bin[j]:
change_num = change_num + 1
运行结果
密钥固定，明文改变，统计次数10次：
明文固定，密钥改变，统计次数10次：
总结：
无论是密钥固定、明文改变，还是明文固定、密钥改变；无论每次改变几位，最终密文的改变位数都为在32左右，也即总的64位的一半。每次都只变化50%的位数，使得企图通过该改变密钥或明文、根据密文变化来分析的攻击者根本难以分析出结果。DES不愧为当时著名的加密算法。