C++实现DES字符串加密详解

本文将介绍如何使用C++实现DES（Data Encryption Standard）字符串加密算法。DES是一种古老的对称加密算法，由IBM在1970年代开发，被广泛用于数据安全领域。它基于块加密，每个加密块为64位（8个字节），但其中只有56位作为有效密钥。以下是DES算法的关键步骤和C++实现的详细说明。 1. **初始置换（IP）**: DES的第一步是将输入的64位数据块通过IP置换表进行重新排列，以打乱原始数据的顺序。在提供的代码中，`ip_table`定义了这个置换表，而`ipr_table`则用于逆置换，即解密过程中的IP-1。 2. **分组和扩展**: DES将输入的数据分为左右两部分，每部分32位。然后，右半部分通过一个扩展操作（E-Box）扩展到48位。虽然代码中没有直接提供E-Box，但在实际的`f_func`函数中，扩展操作会以某种形式出现。 3. **密钥调度**: DES使用一个64位的密钥，但实际使用的只有56位。通过一系列的位移和选择操作，密钥被分为16个48位的部分，每个部分用于一次迭代。在C++代码中，`des_setkey`函数负责设置密钥。 4. **轮函数（Funtion F）**: 在每一轮中，`f_func`函数是核心。它接受32位的输入和48位的子密钥，通过S-Box（Substitution Box）和P-Box（Permutation Box）进行非线性替换和线性置换。S-Box将6位输入映射到4位输出，P-Box则进行进一步的位重组。`s_func`函数应该实现了S-Box操作。 5. **循环与异或**: `f_func`的结果与左半部分数据进行异或（`xor`函数），然后与右半部分交换位置。这一过程重复16次，形成16轮加密。 6. **逆变换**: 最后，经过16轮迭代后的数据通过逆初始置换（IP-1）恢复原来的64位格式，得到加密后的结果。在C++代码中，这可能在`des_run`函数的解密部分实现。 7. **内存操作函数**: 代码中还包含了一些辅助函数，如`transform`、`rotatel`、`bytetobit`和`bittobyte`，它们分别用于位操作、循环左移、字节到位数组的转换和反向转换。 8. **加密/解密切换**: `des_run`函数接受一个布尔类型参数`type`，当其值为`encrypt`时执行加密操作，为`decrypt`时执行解密操作。这意味着同一个函数可以处理加密和解密两个过程。 总结，C++代码提供了DES加密算法的基本实现，包括关键的IP置换、密钥调度、轮函数等步骤。虽然代码中没有给出完整的S-Box和P-Box实现，但根据DES的标准流程，这些功能应当包含在`f_func`和`s_func`函数中。通过理解这些步骤，开发者可以利用这个代码基础构建一个完整的DES加密解密系统。