特點：
1.DES是對稱性加密算法，即加密和解密是對稱的，用的是同一個密鑰
2.DES只處理二進制數據，所以需要將明文轉換成為2進制數據
3.DES每次處理64位的數據，所以應該將明文切割成64位的分組，當最后一組數據不足64位的時候，高位補0
4.DES使用64位的密鑰，但因為密鑰中的每8位會被忽略，所以有效的密鑰長度是56位，從而產生16個48位的子密鑰（變換過程后面會說明）
5.每64位數據一個塊，是DES的永恆組織方式
具體樣例分析：
（僅以一組64位數據為例分析加密過程）
明文M是：8787878787878787
密鑰K是：0E329232EA6D0D73
上面的信息都是16進制的，轉換為2進制
明文M是：0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
密鑰K是：00010011 00110100 01010111 01111001 10011011 10111100 11011111 11110001
第一步：根據密鑰生成16個子密鑰
1.根據密鑰初始置換表將64位的密鑰轉化為58位的密鑰
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
由於上表中第一個元素為57，這將使原秘鑰的第57位變換為新秘鑰K+的第1位。同理，原秘鑰的第49位變換為新秘鑰的第2位……原秘鑰的第4位變換為新秘鑰的最后一位。注意原秘鑰中只有56位會進入新秘鑰，上表也只有56個元素。
原密鑰K：00010011 00110100 01010111 01111001 10011011 10111100 11011111 11110001
新密鑰K：1111000 0110011 0010101 0101111 0101010 1011001 1001111 0001111
2.將新密鑰拆分成C0和D0，每組都有28位
比如新密鑰
C0：1111000 0110011 0010101 0101111
D0：0101010 1011001 1001111 0001111
3.根據密鑰輪次左移表，左移特定的位數
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1
比如第一輪是左移1位，第二輪也是左移1位，第三輪是左移兩位
所以
C1：1110000110011001010101011111
D1：1010101011001100111100011110
下面給出C1,D1到C16，D16的數據：
C1 = 1110000110011001010101011111
D1 = 1010101011001100111100011110
C2 = 1100001100110010101010111111
D2 = 0101010110011001111000111101
C3 = 0000110011001010101011111111
D3 = 0101011001100111100011110101
C4 = 0011001100101010101111111100
D4 = 0101100110011110001111010101
C5 = 1100110010101010111111110000
D5 = 0110011001111000111101010101
C6 = 0011001010101011111111000011
D6 = 1001100111100011110101010101
C7 = 1100101010101111111100001100
D7 = 0110011110001111010101010110
C8 = 0010101010111111110000110011
D8 = 1001111000111101010101011001
C9 = 0101010101111111100001100110
D9 = 0011110001111010101010110011
C10 = 0101010111111110000110011001
D10 = 1111000111101010101011001100
C11 = 0101011111111000011001100101
D11 = 1100011110101010101100110011
C12 = 0101111111100001100110010101
D12 = 0001111010101010110011001111
C13 = 0111111110000110011001010101
D13 = 0111101010101011001100111100
C14 = 1111111000011001100101010101
D14 = 1110101010101100110011110001
C15 = 1111100001100110010101010111
D15 = 1010101010110011001111000111
C16 = 1111000011001100101010101111
D16 = 0101010101100110011110001111
需要記住的是：每一對Cn 和 Dn都是由前一對Cn-1 和 Dn-1移位而來！
4.得到Cn，Dn后合並CnDn，然后根據密鑰壓縮置換表將56位密鑰壓縮成48位的子密鑰
密鑰壓縮置換表：
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
每對子秘鑰有56位，但PC-2僅僅使用其中的48位。
於是，第n輪的新秘鑰Kn 的第1位來自組合子秘鑰CnDn的第14位，第2位來自第17位，依次類推，知道新秘鑰的第48位來自組合秘鑰的第32位。
下面給出子密鑰K1到K16的數據：
K1 = 000110 110000 001011 101111 111111 000111 000001 110010
K2 = 011110 011010 111011 011001 110110 111100 100111 100101
K3 = 010101 011111 110010 001010 010000 101100 111110 011001
K4 = 011100 101010 110111 010110 110110 110011 010100 011101
K5 = 011111 001110 110000 000111 111010 110101 001110 101000
K6 = 011000 111010 010100 111110 010100 000111 101100 101111
K7 = 111011 001000 010010 110111 111101 100001 100010 111100
K8 = 111101 111000 101000 111010 110000 010011 101111 111011
K9 = 111000 001101 101111 101011 111011 011110 011110 000001
K10 = 101100 011111 001101 000111 101110 100100 011001 001111
K11 = 001000 010101 111111 010011 110111 101101 001110 000110
K12 = 011101 010111 000111 110101 100101 000110 011111 101001
K13 = 100101 111100 010111 010001 111110 101011 101001 000001
K14 = 010111 110100 001110 110111 111100 101110 011100 111010
K15 = 101111 111001 000110 001101 001111 010011 111100 001010
K16 = 110010 110011 110110 001011 000011 100001 011111 110101
到這里，16個48位的子密鑰就生成了
第二步：加密數據塊
1.明文初始變換，仍然是64位變為64位
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
參照上表，M的第58位成為IP的第1位，M的第50位成為IP的第2位，M的第7位成為IP的最后一位。
對明文M：0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
IP：1100 1100 0000 0000 1100 1100 1111 1111 1111 0000 1010 1010 1111 0000 1010 1010
這里M的第58位是1，變成了IP的第1位。M的第50位是1，變成了IP的第2位。M的第7位是0，變成了IP的最后一位。
2.數據分組：IP分為左半邊的L0和右半邊的R0
對上面的IP
L0：1100 1100 0000 0000 1100 1100 1111 1111
R0：1111 0000 1010 1010 1111 0000 1010 1010
3.16輪迭代
然后我們定義一個函數f，輸入一個32位的數據和一個48位的子密鑰，產生一個32位的輸出
從n=1到n=16
Ln=Rn-1
Rn=Ln-1^f(Rn-1,Kn)
通俗的說就是當前迭代的L是上一次迭代的L，當前迭代的R是上一次迭代的L異或f（上次迭代的R，當前子密鑰）
下面就是要了解f函數是怎么工作的了
f函數第一步：32位的數據擴展成為48位
明文擴展表：
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
對R0：1111 0000 1010 1010 1111 0000 1010 1010
擴展一下：E(R0) = 011110 100001 010101 010101 011110 100001 010101 010101
f函數第二步：將擴展的結果和48位的子密鑰進行異或運算
比如，對K1 , E(R0)，我們有：
K1 = 000110 110000 001011 101111 111111 000111 000001 110010
E(R0) = 011110 100001 010101 010101 011110 100001 010101 010101
K1^E(R0) = 011000 010001 011110 111010 100001 100110 010100 100111.
f函數第三步：S盒替代，48位變成32位
一共有8個S盒，分別位S1到S8，所以48位的數據可以分為8組，每組6個數據，用a1a2a3a4a5a6表示
每組數據對應一個S盒
a1和a6組合成2進制，然后轉換為10進制，代表對應S盒的行號
a2,a3,a4,a5組合成2進制，然后轉換為10進制，代表對應S盒的列號
從行號和列號可以從對應的S盒中確定一個數X，X是十進制的，轉化為4位的二進制輸出
所以每個S盒都是輸入6位，輸出4位，所以最后輸出的數據是4*8=32位
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
例子：對於第一輪，我們得到這8個S盒的輸出：
K1 + E(R0) = 011000 010001 011110 111010 100001 100110 010100 100111.
S1(B1)S2(B2)S3(B3)S4(B4)S5(B5)S6(B6)S7(B7)S8(B8)= 0101 1100 1000 0010 1011 0101 1001 0111
f函數第四步：進行P盒置換，32位輸入，32位輸出
P盒置換表:
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
比如，對於8個S盒的輸出：
S1(B1)S2(B2)S3(B3)S4(B4)S5(B5)S6(B6)S7(B7)S8(B8)= 0101 1100 1000 0010 1011 0101 1001 0111
我們得到
f = 0010 0011 0100 1010 1010 1001 1011 1011
f函數到此結束
那么，得到當前迭代的R
R1 = L0 ^ f(R0 , K1 )
= 1100 1100 0000 0000 1100 1100 1111 1111
+ 0010 0011 0100 1010 1010 1001 1011 1011
= 1110 1111 0100 1010 0110 0101 0100 0100
在下一輪迭代中，我們的L2 = R1，這就是我們剛剛計算的結果。之后我們必須計算R2 =L1 + f(R1, K2)，一直完成16個迭代。在第16個迭代之后，我們有了區塊L16 and R16。
下面給出L1,R1到L16，R16的數據：
L[1]:11110000101010101111000010101010
R[1]:11101111010010100110010101000100
L[2]:11101111010010100110010101000100
R[2]:11001100000000010111011100001001
L[3]:11001100000000010111011100001001
R[3]:10100010010111000000101111110100
L[4]:10100010010111000000101111110100
R[4]:01110111001000100000000001000101
L[5]:01110111001000100000000001000101
R[5]:10001010010011111010011000110111
L[6]:10001010010011111010011000110111
R[6]:11101001011001111100110101101001
L[7]:11101001011001111100110101101001
R[7]:00000110010010101011101000010000
L[8]:00000110010010101011101000010000
R[8]:11010101011010010100101110010000
L[9]:11010101011010010100101110010000
R[9]:00100100011111001100011001111010
L[10]:00100100011111001100011001111010
R[10]:10110111110101011101011110110010
L[11]:10110111110101011101011110110010
R[11]:11000101011110000011110001111000
L[12]:11000101011110000011110001111000
R[12]:01110101101111010001100001011000
L[13]:01110101101111010001100001011000
R[13]:00011000110000110001010101011010
L[14]:00011000110000110001010101011010
R[14]:11000010100011001001011000001101
L[15]:11000010100011001001011000001101
R[15]:01000011010000100011001000110100
L[16]:01000011010000100011001000110100
R[16]:00001010010011001101100110010101
4.逆轉區位和最終變換
逆轉區位：64位輸出：R16+L16
然后將R16L16組合的64位數據進行最終置換，64位->64位
最終置換表：
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
比如，如果我們使用了上述方法得到了第16輪的左右兩個區塊：
- L16 = 0100 0011 0100 0010 0011 0010 0011 0100
- R16 = 0000 1010 0100 1100 1101 1001 1001 0101
我們將這兩個區塊調換位置，然后執行最終變換：
- R16L16 = 00001010 01001100 11011001 10010101 01000011 01000010 00110010 00110100
- IP-1 = 10000101 11101000 00010011 01010100 00001111 00001010 10110100 00000101
寫成16進制得到：
- 85E813540F0AB405
這就是明文M = 0123456789ABCDEF的加密形式C = 85E813540F0AB405。
下面我將給出明文M和密鑰K加密出密文C的所有中間數據！！！！
二進制明文:0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111 二進制密文:0001001100110100010101110111100110011011101111001101111111110001 16個子密鑰: K1:000110110000001011101111111111000111000001110010 K2:011110011010111011011001110110111100100111100101 K3:010101011111110010001010010000101100111110011001 K4:011100101010110111010110110110110011010100011101 K5:011111001110110000000111111010110101001110101000 K6:011000111010010100111110010100000111101100101111 K7:111011001000010010110111111101100001100010111100 K8:111101111000101000111010110000010011101111111011 K9:111000001101101111101011111011011110011110000001 K10:101100011111001101000111101110100100011001001111 K11:001000010101111111010011110111101101001110000110 K12:011101010111000111110101100101000110011111101001 K13:100101111100010111010001111110101011101001000001 K14:010111110100001110110111111100101110011100111010 K15:101111111001000110001101001111010011111100001010 K16:110010110011110110001011000011100001011111110101 明文初始置換結果(64->64):1100110000000000110011001111111111110000101010101111000010101010 L0:11001100000000001100110011111111 R0:11110000101010101111000010101010 第1次迭代 32位數據擴展為48位結果:011110100001010101010101011110100001010101010101 密鑰和擴展數據異或結果:011000010001011110111010100001100110010100100111 S盒替代結果(48->32):01011100100000101011010110010111 P盒替代結果(32->32):00100011010010101010100110111011 L[1]:11110000101010101111000010101010 R[1]:11101111010010100110010101000100 第2次迭代 32位數據擴展為48位結果:011101011110101001010100001100001010101000001001 密鑰和擴展數據異或結果:000011000100010010001101111010110110001111101100 S盒替代結果(48->32):11111000110100000011101010101110 P盒替代結果(32->32):00111100101010111000011110100011 L[2]:11101111010010100110010101000100 R[2]:11001100000000010111011100001001 第3次迭代 32位數據擴展為48位結果:111001011000000000000010101110101110100001010011 密鑰和擴展數據異或結果:101100000111110010001000111110000010011111001010 S盒替代結果(48->32):00100111000100001110000101101111 P盒替代結果(32->32):01001101000101100110111010110000 L[3]:11001100000000010111011100001001 R[3]:10100010010111000000101111110100 第4次迭代 32位數據擴展為48位結果:010100000100001011111000000001010111111110101001 密鑰和擴展數據異或結果:001000101110111100101110110111100100101010110100 S盒替代結果(48->32):00100001111011011001111100111010 P盒替代結果(32->32):10111011001000110111011101001100 L[4]:10100010010111000000101111110100 R[4]:01110111001000100000000001000101 第5次迭代 32位數據擴展為48位結果:101110101110100100000100000000000000001000001010 密鑰和擴展數據異或結果:110001100000010100000011111010110101000110100010 S盒替代結果(48->32):01010000110010000011000111101011 P盒替代結果(32->32):00101000000100111010110111000011 L[5]:01110111001000100000000001000101 R[5]:10001010010011111010011000110111 第6次迭代 32位數據擴展為48位結果:110001010100001001011111110100001100000110101111 密鑰和擴展數據異或結果:101001101110011101100001100000001011101010000000 S盒替代結果(48->32):01000001111100110100110000111101 P盒替代結果(32->32):10011110010001011100110100101100 L[6]:10001010010011111010011000110111 R[6]:11101001011001111100110101101001 第7次迭代 32位數據擴展為48位結果:111101010010101100001111111001011010101101010011 密鑰和擴展數據異或結果:000110011010111110111000000100111011001111101111 S盒替代結果(48->32):00010000011101010100000010101101 P盒替代結果(32->32):10001100000001010001110000100111 L[7]:11101001011001111100110101101001 R[7]:00000110010010101011101000010000 第8次迭代 32位數據擴展為48位結果:000000001100001001010101010111110100000010100000 密鑰和擴展數據異或結果:111101110100100001101111100111100111101101011011 S盒替代結果(48->32):01101100000110000111110010101110 P盒替代結果(32->32):00111100000011101000011011111001 L[8]:00000110010010101011101000010000 R[8]:11010101011010010100101110010000 第9次迭代 32位數據擴展為48位結果:011010101010101101010010101001010111110010100001 密鑰和擴展數據異或結果:100010100111000010111001010010001001101100100000 S盒替代結果(48->32):00010001000011000101011101110111 P盒替代結果(32->32):00100010001101100111110001101010 L[9]:11010101011010010100101110010000 R[9]:00100100011111001100011001111010 第10次迭代 32位數據擴展為48位結果:000100001000001111111001011000001100001111110100 密鑰和擴展數據異或結果:101000010111000010111110110110101000010110111011 S盒替代結果(48->32):11011010000001000101001001110101 P盒替代結果(32->32):01100010101111001001110000100010 L[10]:00100100011111001100011001111010 R[10]:10110111110101011101011110110010 第11次迭代 32位數據擴展為48位結果:010110101111111010101011111010101111110110100101 密鑰和擴展數據異或結果:011110111010000101111000001101000010111000100011 S盒替代結果(48->32):01110011000001011101000100000001 P盒替代結果(32->32):11100001000001001111101000000010 L[11]:10110111110101011101011110110010 R[11]:11000101011110000011110001111000 第12次迭代 32位數據擴展為48位結果:011000001010101111110000000111111000001111110001 密鑰和擴展數據異或結果:000101011101101000000101100010111110010000011000 S盒替代結果(48->32):01111011100010110010011000110101 P盒替代結果(32->32):11000010011010001100111111101010 L[12]:11000101011110000011110001111000 R[12]:01110101101111010001100001011000 第13次迭代 32位數據擴展為48位結果:001110101011110111111010100011110000001011110000 密鑰和擴展數據異或結果:101011010111100000101011011101011011100010110001 S盒替代結果(48->32):10011010110100011000101101001111 P盒替代結果(32->32):11011101101110110010100100100010 L[13]:01110101101111010001100001011000 R[13]:00011000110000110001010101011010 第14次迭代 32位數據擴展為48位結果:000011110001011000000110100010101010101011110100 密鑰和擴展數據異或結果:010100000101010110110001011110000100110111001110 S盒替代結果(48->32):01100100011110011001101011110001 P盒替代結果(32->32):10110111001100011000111001010101 L[14]:00011000110000110001010101011010 R[14]:11000010100011001001011000001101 第15次迭代 32位數據擴展為48位結果:111000000101010001011001010010101100000001011011 密鑰和擴展數據異或結果:010111111100010111010100011101111111111101010001 S盒替代結果(48->32):10110010111010001000110100111100 P盒替代結果(32->32):01011011100000010010011101101110 L[15]:11000010100011001001011000001101 R[15]:01000011010000100011001000110100 第16次迭代 32位數據擴展為48位結果:001000000110101000000100000110100100000110101000 密鑰和擴展數據異或結果:111010110101011110001111000101000101011001011101 S盒替代結果(48->32):10100111100000110010010000101001 P盒替代結果(32->32):11001000110000000100111110011000 L[16]:01000011010000100011001000110100 R[16]:00001010010011001101100110010101 R16L16:0000101001001100110110011001010101000011010000100011001000110100 最終置換結果:1000010111101000000100110101010000001111000010101011010000000101 密文（二進制）:1000010111101000000100110101010000001111000010101011010000000101 密文（16進制）：85E813540F0AB405
關於解密：解密只要將密文看作明文，然后子密鑰逆序使用就可以還原成為明文，因為DES是對稱加密算法！
C++代碼實現：
/************************************************************************* > File Name: DES.cpp > Author: YB > E-mail: 1348756432@qq.com > Created Time: 2019年03月01日 星期五 ************************************************************************/ #include <bits/stdc++.h> using namespace std; /** *數據初始置換表 */ int T1[8][8]={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}; /** *密鑰初始置換表 */ int T2[8][7]={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, 3,55,47,39,31,23,15, 7,62,54,46,38,30,22, 14,6,61,53,45,37,29, 21,13,5,28,20,12,4}; /** *密鑰循環左移位數表 */ int T3[16]={1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1}; /** *密鑰壓縮置換表 */ int T4[8][6]={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}; /** *數據擴展表 */ int T5[8][6]={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盒置換表 */ int S[8][4][16]={{{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}}, {{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}}, {{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}}, {{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}}, {{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}}, {{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}}, {{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}}, {{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盒置換表 */ int P[4][8]={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}; /** *最終置換表 */ int T6[8][8]={ 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}; /** *最終置換函數 64位->64位 *函數說明：s為完成最后一輪循環得到的64為數據 *返回值為密文或明文 */ string final_permutation(string s) { string rs=""; for(int i=0;i<8;i++) { for(int j=0;j<8;j++) { rs+=s[T6[i][j]-1]; } } return rs; } /** *P盒置換函數 32位->32位 *函數說明：s為S盒的輸出 */ string P_box(string s) { string rs=""; for(int i=0;i<4;i++) { for(int j=0;j<8;j++) { rs+=(s[P[i][j]-1]); } } return rs; } /** *S盒置換函數 48位->32位 *函數說明：s為48位數據 *返回值為32位 */ string S_box(string s) { string rs=""; string s1; int k1,k2;//S盒的行號和列號 int h=1;//決定使用那個S盒 for(int i=0;i<=42;i=i+6,h++) { k1=(s[i]-'0')*2+(s[i+5]-'0')*1; k2=(s[i+1]-'0')*8+(s[i+2]-'0')*4+(s[i+3]-'0')*2+(s[i+4]-'0')*1; int x=S[h-1][k1][k2]; s1=""; int y=8; for(int j=1;j<=4;j++) { if(x<y) { s1+="0"; y/=2; }else { s1+="1"; x=x%y; y/=2; } } rs+=s1; } return rs; } /** *異或運算函數 *要求位數相同 */ string XOR(string s1,string s2) { string rs=""; for(int i=0;i<s1.length()&&i<s2.length();i++) { rs+=((s1[i]-'0')^(s2[i]-'0'))+'0'; } return rs; } /** *數據擴展函數 32->48 *函數說明：s為數據的右半部分 32位 *擴展成48位的輸出 */ string plaintext_righthalf_extended_permutation(string s) { string rs=""; for(int i=0;i<8;i++) { for(int j=0;j<6;j++) { rs+=s[T5[i][j]-1]; } } return rs; } /** *密鑰壓縮置換函數 56位->48位 *函數說明：s為56為的密鑰 *輸出為48位的子密鑰 */ string secret_key_compression_replacement(string s) { string rs=""; for(int i=0;i<8;i++) { for(int j=0;j<6;j++) { rs+=s[T4[i][j]-1]; } } return rs; } /** *密鑰循環左移函數 56位->56位 *函數說明：k為左移位數 s為密鑰 *返回值位數不變 */ string secret_ket_left_move(int k,string s)//密鑰循環左移k位 { string s1=s.substr(0,28); string s2=s.substr(28,28); string rs=s1.substr(k,28-k)+s1.substr(0,k)+s2.substr(k,28-k)+s2.substr(0,k); return rs; } /** *密鑰初始置換函數 64位->58位 *函數說明：s為64位的初始密鑰 *返回值為58位 */ string secret_key_initial_permutation(string s) { string rs=""; for(int i=0;i<8;i++) { for(int j=0;j<7;j++) { rs+=s[T2[i][j]-1]; } } return rs; } /** *明文初始置換函數 64位->64位 *函數說明：s為初始明文 64位 *返回值為6位 */ string plaintext_initial_permutation(string s)//明文初始置換 { string rs=""; for(int i=0;i<8;i++) { for(int j=0;j<8;j++) { rs+=s[T1[i][j]-1]; } } return rs; } /** *16進制轉2進制函數 *函數說明：s為16進制字符串 *返回為2進制字符串 */ string H(string s) { string s1; string rs=""; for(int i=0;i<s.length();i++) { int x; if(s[i]>='0'&&s[i]<='9') { x=s[i]-'0'; }else { x=s[i]-'A'+10; } s1=""; int y=8; for(int j=1;j<=4;j++) { if(x<y) { y/=2; s1+="0"; }else { s1+="1"; x=x%y; y=y/2; } } rs+=s1; } return rs; } /** *2進制轉16進制函數 *str為2進制字符串 *返回值為16進制字符串 */ string G(string str) { string rs=""; char temp; for(int i=0;i<=str.length()-4;i=i+4) { int x=(str[i]-'0')*8+(str[i+1]-'0')*4+(str[i+2]-'0')*2+str[i+3]-'0'; if(x>=10) { temp=(char)(x-10+'A'); }else { temp=(char)(x+'0'); } rs+=temp; } return rs; } /** *封裝函數f *函數說明：接收32位數據和48位的子密鑰 產生一個32位的輸出 *str1:32位數據 str2:48位的子密鑰 *返回值32位 */ string f(string str1,string str2) { string expendR=plaintext_righthalf_extended_permutation(str1); cout<<"32位數據擴展為48位結果:"<<expendR<<endl; string rs=XOR(expendR,str2); cout<<"密鑰和擴展數據異或結果:"<<rs<<endl; rs=S_box(rs); cout<<"S盒替代結果(48->32):"<<rs<<endl; rs=P_box(rs); cout<<"P盒替代結果(32->32):"<<rs<<endl; return rs; } /** *子密鑰生成函數 *函數說明：s為給定的密鑰 *生成16個子密鑰 */ string Keys[20]; void generateKeys(string s) { s=secret_key_initial_permutation(s); for(int i=1;i<=16;i++) { s=secret_ket_left_move(T3[i-1],s); Keys[i]=secret_key_compression_replacement(s); cout<<"K"<<i<<":"<<Keys[i]<<endl; } cout<<endl; } /** *DES加密函數 64位->64位 *函數說明：str1為64位的給定明文 *返回值為64位的密文 */ string encrypt(string str1) { //第一步:明文初始置換 64->64 str1=plaintext_initial_permutation(str1); cout<<"明文初始置換結果(64->64):"<<str1<<endl<<endl; //第二步:數據分組 string left=str1.substr(0,32); string right=str1.substr(32,32); cout<<"L0:"<<left<<endl; cout<<"R0:"<<right<<endl<<endl; string newleft; //第三步:16輪迭代 for(int i=1;i<=16;i++) { cout<<"第"<<i<<"次迭代"<<endl; newleft=right; right=XOR(left,f(right,Keys[i])); left=newleft; cout<<"L["<<i<<"]:"<<left<<endl; cout<<"R["<<i<<"]:"<<right<<endl<<endl; } //第四步:合並數據 注意位R16L16 string rs=right+left; cout<<"R16L16:"<<rs<<endl<<endl; //結尾置換 rs=final_permutation(rs); cout<<"最終置換結果:"<<rs<<endl<<endl; return rs; } /** *解密函數 *str為密文 *輸出明文 */ string decrypt(string str) { //把密文當作明文進行初始明文置換 str=plaintext_initial_permutation(str); cout<<"密文當作明文初始置換結果(64->64):"<<str<<endl<<endl; //分組 string left=str.substr(0,32); string right=str.substr(32,32); cout<<"L0:"<<left<<endl; cout<<"R0:"<<right<<endl<<endl; string newleft; //逆序的子密鑰使用 16輪迭代 for(int i=16;i>=1;i--) { cout<<"第"<<17-i<<"次迭代"<<endl; newleft=right; right=XOR(left,f(right,Keys[i])); left=newleft; cout<<"L["<<17-i<<"]:"<<left<<endl; cout<<"R["<<17-i<<"]:"<<right<<endl<<endl; } //合並 string rs=right+left; cout<<"R16L16:"<<rs<<endl<<endl; //最后置換 rs=final_permutation(rs); cout<<"最終置換結果:"<<rs<<endl<<endl; return rs; } int main() { //明文 16進制 string str1="0123456789ABCDEF"; //密鑰16進制 string str2="133457799BBCDFF1"; string temp=str1;//保存十六進制的明文以便后面驗證算法正確性 //進制轉換 16->2 str1=H(str1); str2=H(str2); cout<<"二進制明文:"<<str1<<endl; cout<<"二進制密文:"<<str2<<endl<<endl; cout<<"16個子密鑰:"<<endl; //生成16個子密鑰 generateKeys(str2); //加密 string rs=encrypt(str1); cout<<"密文（二進制）:"<<rs<<endl; cout<<"密文（16進制）："<<G(rs)<<endl; cout<<"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"<<endl<<"下面是解密過程數據"<<endl<<endl; //解密 rs=decrypt(rs); cout<<"明文（二進制）:"<<rs<<endl; //進制轉換 rs=G(rs); cout<<"明文（16進制）："<<rs<<endl; if(temp==rs) cout<<"解密得到的明文和初始明文匹配成功，算法正確"<<endl; else cout<<"解密得到的明文和初始明文匹配不成功，算法錯誤"<<endl; return 0; }