DES中子秘钥的生成算法

DES算法中，密钥生成算法的主要目的是通过一个数值化的过程，把用户输入的密钥转变成置换和子密钥的模式，以便在加解密的过程中进行引用。因此，密钥生成算法是DES算法中的核心部分之一。

下面是DES中子秘钥的生成算法步骤：

1. 首先，使用一个64位的密钥，通过一个称为初始置换（IP）的过程进行处理。初始置换将密钥重新排列成56位，并去掉了每个第8位比特，以便得到一组称为密钥的减少版本。

2. 接下来，将56位的密钥分成左右两半，并将每一半都分别按照每个第8位比特进行处理。这样，我们就得到了两个28位的密钥，称为C0和D0。

3. 对于C0和D0，对它们进行15次左移操作，从而生成C1到C16和D1到D16。这15个位于左半边和右半边的新密钥，每个都包含28位。

4. 当C1到C16和D1到D16都生成之后，我们使用一个称为压缩置换（PC-2）的过程来生成每个轮次的子密钥， PC-2是一个48位的置换，它把两个28位的密钥拼接起来，并将它们重排为一个48位的密钥。

5. 最后，通过应用一些简单的逻辑运算和变换，我们就能够生成每个轮次的子密钥，以便加密和解密输入数据。

总的来说，DES算法的密钥生成算法被认为是一种非常高效和安全的算法，因为它使用了多轮轮次的处理，使得密码学攻击变得更加困难。同时，密钥生成算法也是很多其他加密和解密算法中的核心部分，因为它提供了一种快速、易于实现和安全的解决方案。

相关问题

DES子秘钥生成算法实现

子密钥生成算法是DES加密算法中的一个重要流程，用于生成16个48位的子密钥，用于后续的轮加密操作。下面是一个简单的Python实现：

def generate_subkeys(key):
    # 生成16个48位子密钥
    pc1_table = [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]
    pc2_table = [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]
    shifts = [1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1]
    key_bits = ''.join([f'{ord(c):08b}' for c in key])
    permuted_key = ''.join([key_bits[i - 1] for i in pc1_table])
    left_half = permuted_key[:28]
    right_half = permuted_key[28:]
    subkeys = []
    for round_num in range(1, 17):
        left_half = shift_left(left_half, round_num)
        right_half = shift_left(right_half, round_num)
        shifted_key = left_half + right_half
        subkey = ''.join([shifted_key[i - 1] for i in pc2_table])
        subkeys.append(subkey)
    return subkeys

这段代码首先将原始密钥按照表pc1_table进行置换，得到56位的密钥。然后将56位密钥分成左右两部分，每部分28位。接下来，对左右两部分分别进行16轮循环左移，并将左右两部分合并成一个56位的密钥。最后，对56位密钥再次进行置换，得到一个48位的子密钥。这样，就可以得到16个48位的子密钥，用于后续的轮加密操作。

DES子秘钥生成算法的代码

由于DES算法的密钥生成算法非常复杂，包含多个步骤，因此这里提供的代码只是其中的一部分示例。

/**
 * DES密钥生成算法
 * @param key 原始密钥（64位二进制字符串）
 * @return 16个子密钥（每个密钥48位二进制字符串）
 */
public static String[] generateSubkeys(String key) {
    // 将原始密钥转换成56位二进制字符串
    String binaryKey = hexToBinary(key);
    String binaryKey56 = permute(binaryKey, PC1_TABLE);
    
    // 将56位二进制密钥分成左右两部分
    String left = binaryKey56.substring(0, 28);
    String right = binaryKey56.substring(28);
    
    String[] subkeys = new String[16];
    for (int i = 0; i < 16; i++) {
        // 左右移位
        left = leftShift(left, SHIFTS[i]);
        right = leftShift(right, SHIFTS[i]);
        
        // 合并左右部分并进行二进制置换
        String combined = left + right;
        subkeys[i] = permute(combined, PC2_TABLE);
    }
    return subkeys;
}

// 以下是常量表

// 初始密钥置换表，将64位密钥压缩成56位
private static final int[] PC1_TABLE = new int[]{
 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
};

// 压缩置换表，将56位密钥压缩成48位子密钥
private static final int[] PC2_TABLE = new int[]{
 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
};

// 循环移位表，用于左移和右移
private static final int[] SHIFTS = new int[]{
 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1
};