C语言实现DES加密算法与结构详解

本文档介绍了如何使用C语言实现UNIX DES（Data Encryption Standard）加密算法，这是一种在计算机系统中广泛应用的对称加密技术，用于保护数据的安全传输和存储。DES算法由美国国家标准局（NIST）制定，标准的加密过程包括两个主要步骤：置换（Substitution）和异或（XOR）操作。 **1. 明文转换声明部分** 首先，文档展示了DES加密中的一些关键组件： - **IP_1** 和 **IP_2**：这两个数组是输入/输出（Input Permutation）置换表，它们在加密过程中被用来改变明文的排列顺序，增加了混淆性。每个数组有64个元素，用于16位块（64位字节）的处理。 - **E_case**：这是E扩张置换表，将明文扩展到56位，通过一系列替换操作增强加密的复杂性。 - **s1** 和 **s2**：这两个二维数组称为S盒（S-Box），是DES算法的核心组成部分，它们执行逐位的替换操作，根据特定的规则将输入进行混淆，s1和s2分别对应不同的轮次处理。 **2. 加密过程** DES加密过程通常分为16轮，每轮包括以下步骤： - **输入块**：首先将16位的明文分组成两个8位的半块，然后进行IP_1和IP_2的置换操作。 - **扩展**：将每个半块扩展到56位，通过E_case置换表。 - **奇偶校验位**：添加奇偶校验位以确保数据完整性和一致性。 - **S盒应用**：依次对扩展后的数据块应用s1和s2两个S盒。 - **轮密钥与数据相异或**：使用当前轮密钥与S盒处理后的数据进行异或操作，这是DES加密的重要步骤，因为密钥在这里起到混淆的作用。 - **移位**：进行左移或右移操作，根据轮的不同，有的位置进行1位移位，有的进行1位循环移位（左移后用右移补位）。 - **IP_1或IP_2再次应用**：根据轮次的奇偶性，选择应用IP_1或IP_2进行再次置换。 **3. 结尾部分** 文档最后列出的是s2 S-Box的完整内容，同样用于混淆数据。完整的DES加密过程结束后，经过IP_2置换后得到的16位输出块即为加密后的密文。 总结来说，这份C代码提供了DES加密算法的核心部分实现，包括了置换和S盒操作，适用于对小段数据进行加密。理解并掌握这些代码有助于开发者在实际项目中实现DES加密，保护数据安全。