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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  p* @, O* v7 H1 v$ D
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。. e9 _$ I" d- ?- G  Q
DES算法特点
3 }+ x: F3 O5 R; m' g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。6 n0 F$ Z0 C% D: g5 M1 |8 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。! ], x2 E; o7 i2 A; z7 E# Y& l
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。, P- j. N2 L, X
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。8 j: ]" }# d+ V& u
DES算法原理
# R- Z7 h, g- M& Q. s9 I  b初始置换(Initial Permutation)
6 K* E' g; R! I' j% ?8 \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。
7 s  H+ J+ A( p& h子密钥生成(Subkey Generation)7 I& K' |0 T; L) p" l
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。
5 o+ z) N; }8 w& u( M轮函数(Round Function)
. ?4 e2 _" G4 h# S/ K7 T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。
$ q  M7 K/ b; w7 l3 L6 N- E3 I' \16轮迭代(16 Rounds Iteration)
" w: R( Z8 `  @2 t% {DES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。$ h& J: Y0 M& b
逆初始置换(Final Permutation)
1 k  Z! I( t9 M" c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。, g8 }! B0 n% W0 g" Y+ q8 X0 {
C语言实现DES算法/ l3 h6 V- u5 J4 M/ S1 }
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 H* x% j! X, Y% ?  f4 E6 x
#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
+ ]& I, q/ N& U* e% F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。
2 z4 ]- \' X) \7 |. I  {* N
#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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