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[C/C++/Qt] C/C++之流加密算法(DES)

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发表于 2023-10-23 13:43:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
概述4 Z' g7 x% T- ?. @
DES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。
% L. d  ^# ^; Y* ]DES算法特点' x& \/ W/ G' w2 F
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。" @; X( w! l* _! E+ t& Y$ t$ K
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。
5 W; y. i! `; d9 q. T/ A! Z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。3 J% d. c$ v2 k
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。/ O3 R& ]$ d, @! n& @
DES算法原理
# I1 Z2 _+ `0 Q' C/ J% \  j: e$ {/ w初始置换(Initial Permutation)& y9 _3 O3 o& ~+ E- b; t9 z
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。+ ?/ m9 M; [8 L
子密钥生成(Subkey Generation)
, X0 w9 n2 e1 A( {( R/ [/ u56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。5 ~5 x, M7 K9 F7 U
轮函数(Round Function)
* D- c0 }% o4 W3 C# z& ?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。, W+ @9 j: R6 i* ~
16轮迭代(16 Rounds Iteration)
3 D* s+ ^! w$ m$ a8 FDES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。
5 D5 Y& W2 l( X0 Q# j6 @( ?! [逆初始置换(Final Permutation)
0 j9 C3 w3 r. O9 u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。
- L6 M4 W4 v$ Q" YC语言实现DES算法
8 v2 {) P# y' L3 z9 ?9 ]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。7 {5 N5 O' r9 ^
#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) G9 I; M# H; g7 Z# G7 {
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 l5 ]: [6 H- b* T* I
#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。
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