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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
* A4 Q, b) L8 `8 HDES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。* y9 K- n- ]9 q' @8 D& v
DES算法特点* ]; g( \+ X3 X4 G2 q5 ~
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。8 V5 Q9 [5 b6 m, V, z
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。& J+ X  q; {6 F" w* _' j
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。
8 s9 a# g4 Y- |) k* F  y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。
* W  Q/ w* B1 \: Y# x* lDES算法原理
5 X: k4 Q0 \  s; ]初始置换(Initial Permutation)$ i+ a% @# J; Q8 h# ~; C) D5 f9 j- }
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。( r+ ]; T, ]2 m+ `9 d6 I: h7 S
子密钥生成(Subkey Generation)* K! s  Y( X1 F( f! H: q
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。
! c% U. ]9 F  ~1 j5 N2 D7 H轮函数(Round Function)8 t  x; I9 @- `- B2 j, g
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。
0 W5 o& O4 |+ t" j, q6 k16轮迭代(16 Rounds Iteration)
* [. c' g( e  [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。
, @5 r7 `; C9 y! h9 K% w8 f逆初始置换(Final Permutation)
$ R" H# Y% R0 s, b  F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。% K0 L* f& a$ D* V
C语言实现DES算法
( W! v7 k# k  m( c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。
5 [. I/ Q& i+ U$ K
#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, ?9 P4 r# y& n
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。. D4 N7 P8 F' ^- K# 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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