DES加密标准：56位密钥的分组对称算法

本文档主要介绍了数据加密标准（Data Encryption Standard, DES）这一重要的密码学基础概念。DES是由美国IBM公司的W.Tuchman和C.Meyer在1971-1972年间研发的，它是基于1967年Horst Feistel提出的理论，并在1973年至1974年期间由美国国家标准局（NBS）发起的加密算法征选中脱颖而出，最终在1975年3月公开并成为1977年美国国家标准局发布的数据加密标准，正式启用日期为同年7月15日。 DES作为一项分组加密算法，其特点是明文和密文都是64位的分组，采用对称加密方式，即加密和解密使用相同的算法，但密钥处理有所不同。原始的密钥长度为56位，但其中包含一个奇偶校验位，实际有效位数为56位。尽管密钥可以是任意的56位数字，但存在一些被称为弱密钥的特殊组合，这些密钥容易被破解。 DES的加密过程包括16轮迭代，每轮操作分为替代（Substitution）和置换（Permutation），即首先通过替代网络对数据进行混乱，然后通过置换网络进行扩散。所有操作都仅使用标准的算术和逻辑运算，便于硬件实现。DES加密过程涉及初始置换（Initial Permutation, IP）、16轮循环、以及最终的初始逆置换（Initial Permutation Inverse, IP-1），在加密时会交换左右32比特。 值得注意的是，DES在研发过程中曾受到美国国家安全局（NSA）的影响，密钥长度的压缩也是在NSA建议下完成的。DES在1979年获得美国银行协会的认可，随后成为美国ANSI标准，并且在1984年被ISO成立的数据加密技术委员会SC20采纳，成为国际标准工作的一部分。 然而，DES因其相对较短的密钥长度（后来被认为不够安全）在现代已被更先进的加密算法如AES所取代。尽管如此，了解DES仍然是理解密码学发展历史和学习当代加密技术的基础之一。