DES算法详解：子密钥生成与奇偶校验位操作

分组密码算法是一种加密技术，其核心是将明文分成固定长度的块（通常为64位），并对每个块进行独立的加密处理，以增强安全性。本文重点介绍了DES（Data Encryption Standard）算法，它是历史上第一个被广泛使用的分组密码算法之一，于1977年由美国国家标准局（NIST）采纳。 在DES算法中，密钥的处理非常关键。首先，给定的密钥是一个64位的二进制序列，为了保护安全，它会被分为两个32位的部分，即左半部分L和右半部分R。这个过程被称为"密钥分割"。L和R分别用于生成不同的子密钥。 实验二要求学生通过编程实现DES的密钥生成过程，具体步骤包括： 1. 奇偶校验位处理：去除每个字节最左边的奇偶校验位，这是因为DES算法的某些操作会忽略这些位。这一步确保了输入的字节均匀参与后续的加密过程。 2. 重排56位：去掉校验位后的56位数据需要重新排列，形成一个标准的56位输入序列，这是DES算法的一个重要步骤，因为后续的循环移位和变换操作都是基于这个排列的。 3. 循环左移：DES采用了一种名为PC-1的特殊循环左移函数，它定义了一个数组chartotRot[]，指示了每个子密钥生成时的位移次数。例如，第一个子密钥K1会经历1次左移，而最后一个子密钥K16可能需要28次左移。 4. 选择和排列：基于PC-1的左移结果，会选择并排列56位中的48位，形成新的子密钥。这一过程涉及到查找特定的变换表，如图中所示的表2，用于确定每个位置的数据应放置在新子密钥的哪个位置。 5. 子密钥生成：上述步骤重复进行，直到生成16个不同的子密钥K1-K16，每个子密钥在DES算法的不同轮次中扮演着不同的角色，共同决定了最终的加密效果。 6. 验证：实验报告中需要详细记录子密钥生成的过程，并绘制流程图，以便于理解和复现。同时，学生需要手工验证第一个子密钥K0的二进制形式，确保理解算法的执行细节。 通过DES实验，学生不仅可以掌握分组密码算法的基本原理，还能锻炼编程技能，理解如何利用密钥生成复杂的加密序列。这种实践性的学习方式有助于巩固理论知识，并为未来更高级别的加密技术打下基础。