C/C++之流加密算法(DES)

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概述
  y$ I. v% M+ Z% Z9 d& g3 }9 kDES算法是一种对称密钥加密算法，由IBM于1977年开发并于1977年被美国国家标准局（NIST）正式采纳为联邦信息处理标准（FIPS PUB 46）。DES算法以64位的数据块为单位进行加密和解密，密钥长度为56位。
% x+ M" u6 T: X: c& Q% rDES算法特点
3 d2 S6 ^7 t8 T' _* V# C* A高度安全性：在设计时，DES算法被认为是非常安全的加密算法，尤其是对当时的计算机硬件而言。
" Z- M' t' r1 @7 M' {对称加密：DES算法使用相同的密钥进行加密和解密，这意味着加密和解密方必须共享密钥。
; w! L- v3 c" b3 g) `# c2 O  D分组密码：DES将数据分为64位的块，并对每个块进行加密，因此只能加密64位的数据。
块加密模式：DES通常与块加密模式（如电子密码本模式或密码分组链接模式）一起使用，以加密长于64位的数据。
DES算法原理
初始置换（Initial Permutation）
输入的64位明文数据首先经过一个初始置换，将数据的位按照一定规则重新排列。
) P; q( w3 \9 o( w子密钥生成（Subkey Generation）
1 U* l3 _8 [3 ~7 v. f: ?56位的密钥被分为16个48位的子密钥，每个子密钥在每一轮的加密中都会使用。
" o* u, Q4 k* @+ @, o' k* w. N( }3 q轮函数（Round Function）
- H$ W" T# C& B$ v$ y- Z1 H$ l每一轮的加密过程都包括数据的扩展、与子密钥的异或运算、S-盒替代（Substitution）、P-盒排列（Permutation）等步骤，以混淆和加密数据。
16轮迭代（16 Rounds Iteration）
0 S8 c% _% L+ |# w8 x2 l/ XDES算法一共有16轮的迭代过程，每一轮都会使用不同的子密钥。
) w, h( m2 u! ~! i* ?( ~逆初始置换（Final Permutation）
最后一轮迭代结束后，数据经过逆初始置换，得到最终的加密结果。
C语言实现DES算法
以下是一个简单的C语言实现DES算法的示例代码。请注意，实际使用中需要使用专门的密码库，因为安全性是非常重要的。
3 i$ d( `" e, ]1 P( e

复制代码
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
// DES加密函数
void des_encrypt(uint64_t* data, uint64_t* key) {
    // 实现DES加密算法的代码
}
int main() {
    uint64_t plaintext = 0x0123456789ABCDEF; // 明文
    uint64_t key = 0x133457799BBCDFF1;       // 密钥
    des_encrypt(&plaintext, &key);
    printf("Encrypted data: %016llx\n", plaintext);
    return 0;
}

C++语言实现DES算法
以下是一个简单的C++语言实现DES算法的示例代码。同样，实际使用中应使用专门的密码库以确保安全性。
7 |! n0 m$ l, X0 d( p

复制代码
#include <iostream>
#include <cstdint>
// DES加密函数
void des_encrypt(uint64_t& data, uint64_t& key) {
    // 实现DES加密算法的代码
}
int main() {
    uint64_t plaintext = 0x0123456789ABCDEF; // 明文
    uint64_t key = 0x133457799BBCDFF1;       // 密钥
    des_encrypt(plaintext, key);
    std::cout << "Encrypted data: " << std::hex << plaintext << std::dec << std::endl;
    return 0;
}

以上示例代码展示了如何在C和C++中实现DES算法的基本框架。实际的DES实现需要更多的细节和安全性考虑，因此建议使用专门的密码库来进行实际的加密工作，以确保数据的安全性。