C++实现DES算法：加密与解密过程详解

本篇文档介绍了在计算机科学与技术学院进行的密码学实验项目——DES算法的C++实现，包括加密和解密功能。实验目标是让学生深入理解Data Encryption Standard (DES)算法的工作原理，通过编程实践掌握其实现过程。 DES（Data Encryption Standard），全称数据加密标准，是一种广泛使用的对称加密算法，由美国国家标准局（NIST）制定，于1977年首次公布。DES算法的核心是其迭代结构，每个迭代分为两个阶段：一个被称为加密过程（Encryption Permutation），另一个为奇偶校验处理（P-boxes and Expansion Permutation）。 加密过程首先将64位明文通过初始置换（Initial Permutation, IP）进行换位，这一步是固定模式，确保了加密的复杂性。接着，经过多次迭代，每次迭代都包含一个异或操作（XOR）和一个非线性变换（Permutation Box, P-boxes）。最后一个迭代后，明文经过逆初始置换（IP1）处理，得到最终的密文。 解密过程遵循与加密相同的逻辑，但因为DES是自对称算法，即加密和解密使用相同的密钥，所以只需用相同的算法反向操作即可。解密时，密文先经过逆初始置换IP1，然后按照迭代步骤逆向进行，最终还原出原始明文。 实验内容包括两个部分：一是利用DES算法对输入的明文进行加密，二是对已加密的密文进行解密，验证算法的正确性和可逆性。学生需要编写C++代码实现这两个功能，代码中展示了DES加密和解密过程的关键步骤，包括S盒（Substitution Box）的使用和循环结构的构建。 实验环境要求使用常见的个人计算机（如IBM-PC或兼容机）和Windows操作系统，以及TurboC或VC++等编译器。通过这个实验，学生们不仅能掌握DES算法的实现细节，还能提升编程技能，理解并实践密码学中的基本概念。 总结来说，本实验是密码学教学中实践环节的重要组成部分，通过实际操作，学生可以深化对DES算法的理解，同时增强对数据安全和加密技术的实践经验。