"该资源提供了一个使用MATLAB实现的DES(数据加密标准)加密算法。该函数名为`DES`,接受明文`M`和密钥`K`作为输入,返回加密后的密文`C`。作者为GreenSim,提供了联系邮箱和博客链接。代码中包含了将十六进制字符串转换为二进制矩阵的过程,以及初始化置换E和S盒的设置。" DES算法是一种广泛应用于数据安全的经典块密码算法,于1976年由美国国家标准局(NIST)发布。它基于Feistel结构,使用64位的明文块和56位的密钥进行操作。在MATLAB实现中,首先对输入的16个字符的明文和密钥进行预处理,将它们从十六进制字符串转化为二进制向量,并填充到64位。 在`DES`函数的预处理部分,`M`和`K`被转换为二进制矩阵`MB`和`KB`。每个十六进制字符转换为四位二进制数,因此每个字符在二进制表示中前面填充了两位0。然后,这些二进制向量被拼接到一起,形成64位的明文和密钥矩阵。 接下来,函数使用了一个6x4的置换矩阵`E`,这是DES中的初始置换(IP)。它将64位的输入块重新排列,以准备进入加密的16轮迭代过程。每一轮迭代包括扩展置换(E盒)、非线性S盒替换、异或操作以及左右半部分的置换。 在原始的DES算法中,扩展置换`E`将64位的数据扩展为48位,S盒(S1-S8)则将6位的输入转换为4位的非线性输出,增强了算法的混淆和扩散特性。虽然提供的代码没有包含完整的S盒和其余的迭代过程,但可以推断,完整的`DES`函数将包含这些步骤,以及最后的逆初始置换(IP^-1)来恢复正确的输出顺序。 由于MATLAB的灵活性和强大的数值计算能力,它被广泛用于教学和研究密码学,包括DES算法的实现。这个`DES`函数对于理解DES的工作原理和测试加密效果非常有用,同时也可用于与其他加密算法进行比较和分析。然而,需要注意的是,尽管DES在历史上非常重要,但其56位的密钥长度现在被认为太短,不足以抵抗现代密码攻击。因此,更安全的替代方案如AES(高级加密标准)应优先考虑用于实际应用。
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% 数据加密标准DES算法的Matlab实现
% 输入明文M和密钥K用16进制数表示,字符串格式
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%% ---------------第一步:数据初始化--------------------------------
%以字符串形式输入的明文和密钥转换成01数字串
MB=[];
for i=1:16
Mi=M(i);
MBi=['0000',dec2bin(hex2dec(Mi))];
MBi=MBi(end-3:end);
MBi=[str2num(MBi(1)),str2num(MBi(2)),str2num(MBi(3)),str2num(MBi(4))];
MB=[MB,MBi];
end
M=MB;
KB=[];
for i=1:16
Ki=K(i);
KBi=['0000',dec2bin(hex2dec(Ki))];
KBi=KBi(end-3:end);
KBi=[str2num(KBi(1)),str2num(KBi(2)),str2num(KBi(3)),str2num(KBi(4))];
KB=[KB,KBi];
end
K=KB;
E=[32, 1, 2, 3, 4, 5;
8, 9,10,11,12,13;
12,13,14,15,16,17;
16,17,18,19,20,21;
20,21,22,23,24,25;
24,25,26,27,28,29;
28,29,30,31,32,1];
S1=[14, 4, 13, 1, 2, 15, 11, 8, 3, 10, 6, 12, 5, 9, 0, 7;
0, 15, 7, 4, 14, 2, 13, 1, 10, 6, 12, 11, 9, 5, 3, 8;
4, 1, 14, 8, 13, 6, 2, 11, 15, 12, 9, 7, 3, 10, 5, 0;
15, 12, 8, 2, 4, 9, 1, 7, 5, 11, 3, 14, 10, 0, 6, 13];
S2=[15, 1, 8, 14, 6, 11, 3, 4, 9, 7, 2, 13, 12, 0, 5, 10;
3, 13, 4, 7, 15, 2, 8, 14, 12, 0, 1, 10, 6, 9, 11, 5;
0, 14, 7, 11, 10, 4, 13, 1, 5, 8, 12, 6, 9, 3, 2, 15;
13, 8, 10, 1, 3, 15, 4, 2, 11, 6, 7, 12, 0, 5, 14, 9];
S3=[10, 0, 9, 14, 6, 3, 15, 5, 1, 13, 12, 7, 11, 4, 2, 8;
13, 7, 0, 9, 3, 4, 6, 10, 2, 8, 5, 14, 12, 11, 15, 1;
13, 6, 4, 9, 8, 15, 3, 0, 11, 1, 2, 12, 5, 10, 14, 7;
1, 10, 13, 0, 6, 9, 8, 7, 4, 15, 14, 3, 11, 5, 2, 12];
S4=[7, 13, 14, 3, 0, 6, 9, 10, 1, 2, 8, 5, 11, 12, 4, 15;
13, 8, 11, 5, 6, 15, 0, 3, 4, 7, 2, 12, 1, 10, 14, 9;
10, 6, 9, 0, 12, 11, 7, 13, 15, 1, 3, 14, 5, 2, 8, 4;
3, 15, 0, 6, 10, 1, 13, 8, 9, 4, 5, 11, 12, 7, 2, 14];
S5=[2, 12, 4, 1, 7, 10, 11, 6, 8, 5, 3, 15, 13, 0, 14, 9;
14, 11, 2, 12, 4, 7, 13, 1, 5, 0, 15, 10, 3, 9, 8, 6;
4, 2, 1, 11, 10, 13, 7, 8, 15, 9, 12, 5, 6, 3, 0, 14;
11, 8, 12, 7, 1, 14, 2, 13, 6, 15, 0, 9, 10, 4, 5, 3];
S6=[12, 1, 10, 15, 9, 2, 6, 8, 0, 13, 3, 4, 14, 7, 5, 11;
10, 15, 4, 2, 7, 12, 9, 5, 6, 1, 13, 14, 0, 11, 3, 8;
9, 14, 15, 5, 2, 8, 12, 3, 7, 0, 4, 10, 1, 13, 11, 6;
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