DES算法解析

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DES算法
美國國家標準局1973年開始研究除國防部外的其它部門的計算機系統的數據加密標準，于1973年5月15日和1974年8月27日先后兩次向公眾發出了征求加密算法的公告。 1977年1月，美國政府頒布：采納IBM公司設計的方案作為非機密數據的正式數據加密標準（DES，Data Encryption Standard）。

一、DES算法

美國國家標準局1973年開始研究除國防部外的其它部門的計算機系統的數據加密標準，于1973年5月15日和1974年8月27日先后兩次向公眾發出了征求加密算法的公告。加密算法要達到的目的（通常稱為DES 密碼算法要求）主要為以下四點： ☆提供高質量的數據保護，防止數據未經授權的泄露和未被察覺的修改；

☆具有相當高的復雜性，使得破譯的開銷超過可能獲得的利益，同時又要便于理解和掌握；

☆DES密碼體制的安全性應該不依賴于算法的保密，其安全性僅以加密密鑰的保密為基礎；

☆實現經濟，運行有效，并且適用于多種完全不同的應用。

1977年1月，美國政府頒布：采納IBM公司設計的方案作為非機密數據的正式數據加密標準（DES,Data Encryption Standard）。

目前在國內，隨著三金工程尤其是金卡工程的啟動，DES算法在POS、ATM、磁卡及智能卡（IC卡）、加油站、高速公路收費站等領域被廣泛應用，以此來實現關鍵數據的保密，如信用卡持卡人的PIN的加密傳輸，IC卡與POS間的雙向認證、金融交易數據包的MAC校驗等，均用到DES算法。
DES算法的入口參數有三個：Key、Data、Mode。其中Key為8個字節共64位，是DES算法的工作密鑰；Data也為8個字節64位，是要被加密或被解密的數據；Mode為DES的工作方式，有兩種：加密或解密。
DES算法是這樣工作的：如Mode為加密，則用Key 去把數據Data進行加密，生成Data的密碼形式（64位）作為DES的輸出結果；如Mode為解密，則用Key去把密碼形式的數據Data解密，還原為Data的明碼形式（64位）作為DES的輸出結果。在通信網絡的兩端，雙方約定一致的Key，在通信的源點用Key對核心數據進行DES加密，然后以密碼形式在公共通信網（如電話網）中傳輸到通信網絡的終點，數據到達目的地后，用同樣的Key對密碼數據進行解密，便再現了明碼形式的核心數據。這樣，便保證了核心數據（如PIN、MAC等）在公共通信網中傳輸的安全性和可靠性。
通過定期在通信網絡的源端和目的端同時改用新的Key，便能更進一步提高數據的保密性，這正是現在金融交易網絡的流行做法。
DES算法詳述
DES算法把64位的明文輸入塊變為64位的密文輸出塊，它所使用的密鑰也是64位，整個算法的主流程圖如下：
其功能是把輸入的64位數據塊按位重新組合，并把輸出分為L0、R0兩部分，每部分各長32位，其置換規則見下表：
58,50,12,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,
62,54,46,38,30,22,14,6,64,56,48,40,32,24,16,8,
57,49,41,33,25,17, 9,1,59,51,43,35,27,19,11,3,
61,53,45,37,29,21,13,5,63,55,47,39,31,23,15,7,
即將輸入的第58位換到第一位，第50位換到第2位，…，依此類推，最后一位是原來的第7位。L0、R0則是換位輸出后的兩部分，L0是輸出的左32位，R0 是右32位，例：設置換前的輸入值為D1D2D3……D64，則經過初始置換后的結果為：L0=D58D50…D8；R0=D57D49…D7。
經過16次迭代運算后。得到L16、R16，將此作為輸入，進行逆置換，即得到密文輸出。逆置換正好是初始置的逆運算，例如，第1位經過初始置換后，處于第40位，而通過逆置換，又將第40位換回到第1位，其逆置換規則如下表所示：
40,8,48,16,56,24,64,32,39,7,47,15,55,23,63,31,
38,6,46,14,54,22,62,30,37,5,45,13,53,21,61,29,
36,4,44,12,52,20,60,28,35,3,43,11,51,19,59,27,
34,2,42,10,50,18,58 26,33,1,41, 9,49,17,57,25,
放大換位表
32, 1, 2, 3, 4, 5, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 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,
單純換位表
16,7,20,21,29,12,28,17, 1,15,23,26, 5,18,31,10,
2,8,24,14,32,27, 3, 9,19,13,30, 6,22,11, 4,25,
在f(Ri,Ki)算法描述圖中，S1,S2…S8為選擇函數，其功能是把6bit數據變為4bit數據。下面給出選擇函數Si(i=1,2……的功能表：
選擇函數Si
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,
4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13,
S7:
4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1,
13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6,
1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2,
6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12,
S8:
13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7,
1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2,
7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8,
2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11,
在此以S1為例說明其功能，我們可以看到：在S1中，共有4行數據，命名為0，1、2、3行；每行有16列，命名為0、1、2、3，……，14、15列。
現設輸入為： D＝D1D2D3D4D5D6
令：列＝D2D3D4D5
行＝D1D6
然后在S1表中查得對應的數，以4位二進制表示，此即為選擇函數S1的輸出。下面給出子密鑰Ki(48bit)的生成算法
從子密鑰Ki的生成算法描述圖中我們可以看到：初始Key值為64位，但DES算法規定，其中第8、16、……64位是奇偶校驗位，不參與DES運算。故Key 實際可用位數便只有56位。即：經過縮小選擇換位表1的變換后，Key 的位數由64 位變成了56位，此56位分為C0、D0兩部分，各28位，然后分別進行第1次循環左移，得到C1、D1，將C1（28位）、D1（28位）合并得到56位，再經過縮小選擇換位2，從而便得到了密鑰K0（48位）。依此類推，便可得到K1、K2、……、K15，不過需要注意的是，16次循環左移對應的左移位數要依據下述規則進行：
循環左移位數
1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1
以上介紹了DES算法的加密過程。DES算法的解密過程是一樣的，區別僅僅在于第一次迭代時用子密鑰K15，第二次K14、……，最后一次用K0，算法本身并沒有任何變化。

二、DES算法的應用誤區

DES算法具有極高安全性，到目前為止，除了用窮舉搜索法對DES算法進行攻擊外，還沒有發現更有效的辦法。而56位長的密鑰的窮舉空間為256，這意味著如果一臺計算機的速度是每一秒種檢測一百萬個密鑰，則它搜索完全部密鑰就需要將近2285年的時間，可見，這是難以實現的，當然，隨著科學技術的發展，當出現超高速計算機后，我們可考慮把DES密鑰的長度再增長一些，以此來達到更高的保密程度。
由上述DES算法介紹我們可以看到：DES算法中只用到64位密鑰中的其中56位，而第8、16、24、……64位8個位并未參與DES運算，這一點，向我們提出了一個應用上的要求，即DES的安全性是基于除了8，16，24，……64位外的其余56位的組合變化256才得以保證的。因此，在實際應用中，我們應避開使用第8，16，24，……64位作為有效數據位，而使用其它的56位作為有效數據位，才能保證DES算法安全可靠地發揮作用。如果不了解這一點，把密鑰Key的8，16，24，….. .64位作為有效數據使用，將不能保證DES加密數據的安全性，對運用DES來達到保密作用的系統產生數據被破譯的危險，這正是DES算法在應用上的誤區，留下了被人攻擊、被人破譯的極大隱患。

源碼：

//初始置換表IP   
int IP_Table[64] = {  57,49,41,33,25,17,9,1,   
                                 59,51,43,35,27,19,11,3,   
                                 61,53,45,37,29,21,13,5,   
                                 63,55,47,39,31,23,15,7,   
                                 56,48,40,32,24,16,8,0,   
                                 58,50,42,34,26,18,10,2,   
                                 60,52,44,36,28,20,12,4,   
                                 62,54,46,38,30,22,14,6};    
//逆初始置換表IP^-1   
int IP_1_Table[64] = {39,7,47,15,55,23,63,31,   
           38,6,46,14,54,22,62,30,   
           37,5,45,13,53,21,61,29,   
           36,4,44,12,52,20,60,28,   
           35,3,43,11,51,19,59,27,   
           34,2,42,10,50,18,58,26,   
           33,1,41,9,49,17,57,25,   
           32,0,40,8,48,16,56,24};   

//擴充置換表E   
int E_Table[48] = {31, 0, 1, 2, 3, 4,   
                  3,  4, 5, 6, 7, 8,   
                  7,  8,9,10,11,12,   
                  11,12,13,14,15,16,   
                  15,16,17,18,19,20,   
                  19,20,21,22,23,24,   
                  23,24,25,26,27,28,   
                  27,28,29,30,31, 0};   

//置換函數P   
int P_Table[32] = {15,6,19,20,28,11,27,16,   
                  0,14,22,25,4,17,30,9,   
                  1,7,23,13,31,26,2,8,   
                  18,12,29,5,21,10,3,24};   

//S盒   
int S[8][4][16] =//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},   
              {4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13}},   
              //S7   
              {{4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1},   
              {13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6},   
              {1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2},   
              {6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12}},   
              //S8   
              {{13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7},   
              {1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2},   
              {7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8},   
              {2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11}}};   
//置換選擇1   
int PC_1[56] = {56,48,40,32,24,16,8,   
              0,57,49,41,33,25,17,   
              9,1,58,50,42,34,26,   
              18,10,2,59,51,43,35,   
              62,54,46,38,30,22,14,   
              6,61,53,45,37,29,21,   
              13,5,60,52,44,36,28,   
              20,12,4,27,19,11,3};   

//置換選擇2   
int PC_2[48] = {13,16,10,23,0,4,2,27,   
              14,5,20,9,22,18,11,3,   
              25,7,15,6,26,19,12,1,   
              40,51,30,36,46,54,29,39,   
              50,44,32,46,43,48,38,55,   
              33,52,45,41,49,35,28,31};   

//對左移次數的規定   
int MOVE_TIMES[16] = {1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1};  

 //初始置換表IP
int IP_Table[64] = {  57,49,41,33,25,17,9,1,
                                 59,51,43,35,27,19,11,3,
                                 61,53,45,37,29,21,13,5,
                                 63,55,47,39,31,23,15,7,
                                 56,48,40,32,24,16,8,0,
                                 58,50,42,34,26,18,10,2,
                                 60,52,44,36,28,20,12,4,
                                 62,54,46,38,30,22,14,6}; 
//逆初始置換表IP^-1
int IP_1_Table[64] = {39,7,47,15,55,23,63,31,
           38,6,46,14,54,22,62,30,
           37,5,45,13,53,21,61,29,
           36,4,44,12,52,20,60,28,
           35,3,43,11,51,19,59,27,
           34,2,42,10,50,18,58,26,
           33,1,41,9,49,17,57,25,
           32,0,40,8,48,16,56,24};

//擴充置換表E
int E_Table[48] = {31, 0, 1, 2, 3, 4,
                  3,  4, 5, 6, 7, 8,
                  7,  8,9,10,11,12,
                  11,12,13,14,15,16,
                  15,16,17,18,19,20,
                  19,20,21,22,23,24,
                  23,24,25,26,27,28,
                  27,28,29,30,31, 0};

//置換函數P
int P_Table[32] = {15,6,19,20,28,11,27,16,
                  0,14,22,25,4,17,30,9,
                  1,7,23,13,31,26,2,8,
                  18,12,29,5,21,10,3,24};

//S盒
int S[8][4][16] =//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},
               {4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13}},
               //S7
               {{4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1},
               {13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6},
               {1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2},
               {6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12}},
               //S8
               {{13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7},
               {1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2},
               {7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8},
               {2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11}}};
//置換選擇1
int PC_1[56] = {56,48,40,32,24,16,8,
              0,57,49,41,33,25,17,
              9,1,58,50,42,34,26,
              18,10,2,59,51,43,35,
              62,54,46,38,30,22,14,
              6,61,53,45,37,29,21,
              13,5,60,52,44,36,28,
              20,12,4,27,19,11,3};

//置換選擇2
int PC_2[48] = {13,16,10,23,0,4,2,27,
              14,5,20,9,22,18,11,3,
              25,7,15,6,26,19,12,1,
              40,51,30,36,46,54,29,39,
              50,44,32,46,43,48,38,55,
              33,52,45,41,49,35,28,31};

//對左移次數的規定
int MOVE_TIMES[16] = {1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1};

int ByteToBit(ElemType ch,ElemType bit[8]);   
int BitToByte(ElemType bit[8],ElemType *ch);   
int Char8ToBit64(ElemType ch[8],ElemType bit[64]);   
int Bit64ToChar8(ElemType bit[64],ElemType ch[8]);   
int DES_MakeSubKeys(ElemType key[64],ElemType subKeys[16][48]);   
int DES_PC1_Transform(ElemType key[64], ElemType tempbts[56]);   
int DES_PC2_Transform(ElemType key[56], ElemType tempbts[48]);   
int DES_ROL(ElemType data[56], int time);   
int DES_IP_Transform(ElemType data[64]);   
int DES_IP_1_Transform(ElemType data[64]);   
int DES_E_Transform(ElemType data[48]);   
int DES_P_Transform(ElemType data[32]);   
int DES_SBOX(ElemType data[48]);   
int DES_XOR(ElemType R[48], ElemType L[48],int count);   
int DES_Swap(ElemType left[32],ElemType right[32]);   
int DES_EncryptBlock(ElemType plainBlock[8], ElemType subKeys[16][48], ElemType cipherBlock[8]);   
int DES_DecryptBlock(ElemType cipherBlock[8], ElemType subKeys[16][48], ElemType plainBlock[8]);   
int DES_Encrypt(char *plainFile, char *keyStr,char *cipherFile);   
int DES_Decrypt(char *cipherFile, char *keyStr,char *plainFile);  

int ByteToBit(ElemType ch,ElemType bit[8]);
int BitToByte(ElemType bit[8],ElemType *ch);
int Char8ToBit64(ElemType ch[8],ElemType bit[64]);
int Bit64ToChar8(ElemType bit[64],ElemType ch[8]);
int DES_MakeSubKeys(ElemType key[64],ElemType subKeys[16][48]);
int DES_PC1_Transform(ElemType key[64], ElemType tempbts[56]);
int DES_PC2_Transform(ElemType key[56], ElemType tempbts[48]);
int DES_ROL(ElemType data[56], int time);
int DES_IP_Transform(ElemType data[64]);
int DES_IP_1_Transform(ElemType data[64]);
int DES_E_Transform(ElemType data[48]);
int DES_P_Transform(ElemType data[32]);
int DES_SBOX(ElemType data[48]);
int DES_XOR(ElemType R[48], ElemType L[48],int count);
int DES_Swap(ElemType left[32],ElemType right[32]);
int DES_EncryptBlock(ElemType plainBlock[8], ElemType subKeys[16][48], ElemType cipherBlock[8]);
int DES_DecryptBlock(ElemType cipherBlock[8], ElemType subKeys[16][48], ElemType plainBlock[8]);
int DES_Encrypt(char *plainFile, char *keyStr,char *cipherFile);
int DES_Decrypt(char *cipherFile, char *keyStr,char *plainFile);

//字節轉換成二進制   
int ByteToBit(ElemType ch, ElemType bit[8]){   
    int cnt;   
    for(cnt = 0;cnt < 8; cnt++){   
        *(bit+cnt) = (ch>>cnt)&1;   
    }   
    return 0;   
}   

//二進制轉換成字節   
int BitToByte(ElemType bit[8],ElemType *ch){   
    int cnt;   
    for(cnt = 0;cnt < 8; cnt++){   
        *ch |= *(bit + cnt)<<cnt;   
    }   
    return 0;   
}   

//將長度為8的字符串轉為二進制位串   
int Char8ToBit64(ElemType ch[8],ElemType bit[64]){   
    int cnt;   
    for(cnt = 0; cnt < 8; cnt++){           
        ByteToBit(*(ch+cnt),bit+(cnt<<3));   
    }   
    return 0;   
}   

//將二進制位串轉為長度為8的字符串   
int Bit64ToChar8(ElemType bit[64],ElemType ch[8]){   
    int cnt;   
    memset(ch,0,8);   
    for(cnt = 0; cnt < 8; cnt++){   
        BitToByte(bit+(cnt<<3),ch+cnt);   
    }   
    return 0;   
}   

//生成子密鑰   
int DES_MakeSubKeys(ElemType key[64],ElemType subKeys[16][48]){   
    ElemType temp[56];   
    int cnt;   
    DES_PC1_Transform(key,temp);//PC1置換   
    for(cnt = 0; cnt < 16; cnt++){//16輪跌代，產生16個子密鑰   
        DES_ROL(temp,MOVE_TIMES[cnt]);//循環左移   
        DES_PC2_Transform(temp,subKeys[cnt]);//PC2置換，產生子密鑰   
    }   
    return 0;   
}   

//密鑰置換1   
int DES_PC1_Transform(ElemType key[64], ElemType tempbts[56]){   
    int cnt;       
    for(cnt = 0; cnt < 56; cnt++){   
        tempbts[cnt] = key[PC_1[cnt]];   
    }   
    return 0;   
}   

//密鑰置換2   
int DES_PC2_Transform(ElemType key[56], ElemType tempbts[48]){   
    int cnt;   
    for(cnt = 0; cnt < 48; cnt++){   
        tempbts[cnt] = key[PC_2[cnt]];   
    }   
    return 0;   
}   

//循環左移   
int DES_ROL(ElemType data[56], int time){      
    ElemType temp[56];   

    //保存將要循環移動到右邊的位   
    memcpy(temp,data,time);   
    memcpy(temp+time,data+28,time);   

    //前28位移動   
    memcpy(data,data+time,28-time);   
    memcpy(data+28-time,temp,time);   

    //后28位移動   
    memcpy(data+28,data+28+time,28-time);   
    memcpy(data+56-time,temp+time,time);       

    return 0;   
}   

//IP置換   
int DES_IP_Transform(ElemType data[64]){   
    int cnt;   
    ElemType temp[64];   
    for(cnt = 0; cnt < 64; cnt++){   
        temp[cnt] = data[IP_Table[cnt]];   
    }   
    memcpy(data,temp,64);   
    return 0;   
}   

//IP逆置換   
int DES_IP_1_Transform(ElemType data[64]){   
    int cnt;   
    ElemType temp[64];   
    for(cnt = 0; cnt < 64; cnt++){   
        temp[cnt] = data[IP_1_Table[cnt]];   
    }   
    memcpy(data,temp,64);   
    return 0;   
}   

//擴展置換   
int DES_E_Transform(ElemType data[48]){   
    int cnt;   
    ElemType temp[48];   
    for(cnt = 0; cnt < 48; cnt++){   
        temp[cnt] = data[E_Table[cnt]];   
    }      
    memcpy(data,temp,48);   
    return 0;   
}   

//P置換   
int DES_P_Transform(ElemType data[32]){   
    int cnt;   
    ElemType temp[32];   
    for(cnt = 0; cnt < 32; cnt++){   
        temp[cnt] = data[P_Table[cnt]];   
    }      
    memcpy(data,temp,32);   
    return 0;   
}   

//異或   
int DES_XOR(ElemType R[48], ElemType L[48] ,int count){   
    int cnt;   
    for(cnt = 0; cnt < count; cnt++){   
        R[cnt] ^= L[cnt];   
    }   
    return 0;   
}   

//S盒置換   
int DES_SBOX(ElemType data[48]){   
    int cnt;   
    int line,row,output;   
    int cur1,cur2;   
    for(cnt = 0; cnt < 8; cnt++){   
        cur1 = cnt*6;   
        cur2 = cnt<<2;   

        //計算在S盒中的行與列   
        line = (data[cur1]<<1) + data[cur1+5];   
        row = (data[cur1+1]<<3) + (data[cur1+2]<<2)   
            + (data[cur1+3]<<1) + data[cur1+4];   
        output = S[cnt][line][row];   

        //化為2進制   
        data[cur2] = (output&0X08)>>3;   
        data[cur2+1] = (output&0X04)>>2;   
        data[cur2+2] = (output&0X02)>>1;   
        data[cur2+3] = output&0x01;   
    }      
    return 0;   
}   

//交換   
int DES_Swap(ElemType left[32], ElemType right[32]){   
    ElemType temp[32];   
    memcpy(temp,left,32);      
    memcpy(left,right,32);     
    memcpy(right,temp,32);   
    return 0;   
}   

//加密單個分組   
int DES_EncryptBlock(ElemType plainBlock[8], ElemType subKeys[16][48], ElemType cipherBlock[8]){   
    ElemType plainBits[64];   
    ElemType copyRight[48];   
    int cnt;   

    Char8ToBit64(plainBlock,plainBits);        
    //初始置換（IP置換）   
    DES_IP_Transform(plainBits);   

    //16輪迭代   
    for(cnt = 0; cnt < 16; cnt++){          
        memcpy(copyRight,plainBits+32,32);   
        //將右半部分進行擴展置換，從32位擴展到48位   
        DES_E_Transform(copyRight);   
        //將右半部分與子密鑰進行異或操作   
        DES_XOR(copyRight,subKeys[cnt],48);    
        //異或結果進入S盒，輸出32位結果   
        DES_SBOX(copyRight);   
        //P置換   
        DES_P_Transform(copyRight);   
        //將明文左半部分與右半部分進行異或   
        DES_XOR(plainBits,copyRight,32);   
        if(cnt != 15){   
            //最終完成左右部的交換   
            DES_Swap(plainBits,plainBits+32);   
        }   
    }   
    //逆初始置換（IP^1置換）   
    DES_IP_1_Transform(plainBits);   
    Bit64ToChar8(plainBits,cipherBlock);   
    return 0;   
}   

//解密單個分組   
int DES_DecryptBlock(ElemType cipherBlock[8], ElemType subKeys[16][48],ElemType plainBlock[8]){   
    ElemType cipherBits[64];   
    ElemType copyRight[48];   
    int cnt;   

    Char8ToBit64(cipherBlock,cipherBits);          
    //初始置換（IP置換）   
    DES_IP_Transform(cipherBits);   

    //16輪迭代   
    for(cnt = 15; cnt >= 0; cnt--){         
        memcpy(copyRight,cipherBits+32,32);   
        //將右半部分進行擴展置換，從32位擴展到48位   
        DES_E_Transform(copyRight);   
        //將右半部分與子密鑰進行異或操作   
        DES_XOR(copyRight,subKeys[cnt],48);        
        //異或結果進入S盒，輸出32位結果   
        DES_SBOX(copyRight);   
        //P置換   
        DES_P_Transform(copyRight);        
        //將明文左半部分與右半部分進行異或   
        DES_XOR(cipherBits,copyRight,32);   
        if(cnt != 0){   
            //最終完成左右部的交換   
            DES_Swap(cipherBits,cipherBits+32);   
        }   
    }   
    //逆初始置換（IP^1置換）   
    DES_IP_1_Transform(cipherBits);   
    Bit64ToChar8(cipherBits,plainBlock);   
    return 0;   
}   

//加密文件   
int DES_Encrypt(char *plainFile, char *keyStr,char *cipherFile){   
    FILE *plain,*cipher;   
    int count;   
    ElemType plainBlock[8],cipherBlock[8],keyBlock[8];   
    ElemType bKey[64];   
    ElemType subKeys[16][48];   
    if((plain = fopen(plainFile,"rb")) == NULL){   
        return PLAIN_FILE_OPEN_ERROR;   
    }      
    if((cipher = fopen(cipherFile,"wb")) == NULL){   
        return CIPHER_FILE_OPEN_ERROR;   
    }   
    //設置密鑰   
    memcpy(keyBlock,keyStr,8);   
    //將密鑰轉換為二進制流   
    Char8ToBit64(keyBlock,bKey);   
    //生成子密鑰   
    DES_MakeSubKeys(bKey,subKeys);   

    while(!feof(plain)){   
        //每次讀8個字節，并返回成功讀取的字節數   
        if((count = fread(plainBlock,sizeof(char),8,plain)) == 8){   
            DES_EncryptBlock(plainBlock,subKeys,cipherBlock);   
            fwrite(cipherBlock,sizeof(char),8,cipher);     
        }   
    }   
    if(count){   
        //填充   
        memset(plainBlock + count,'\0',7 - count);   
        //最后一個字符保存包括最后一個字符在內的所填充的字符數量   
        plainBlock[7] = 8 - count;   
        DES_EncryptBlock(plainBlock,subKeys,cipherBlock);   
        fwrite(cipherBlock,sizeof(char),8,cipher);   
    }   
    fclose(plain);   
    fclose(cipher);   
    return OK;   
}   

//解密文件   
int DES_Decrypt(char *cipherFile, char *keyStr,char *plainFile){   
    FILE *plain, *cipher;   
    int count,times = 0;   
    long fileLen;   
    ElemType plainBlock[8],cipherBlock[8],keyBlock[8];   
    ElemType bKey[64];   
    ElemType subKeys[16][48];   
    if((cipher = fopen(cipherFile,"rb")) == NULL){   
        return CIPHER_FILE_OPEN_ERROR;   
    }   
    if((plain = fopen(plainFile,"wb")) == NULL){   
        return PLAIN_FILE_OPEN_ERROR;   
    }   

    //設置密鑰   
    memcpy(keyBlock,keyStr,8);   
    //將密鑰轉換為二進制流   
    Char8ToBit64(keyBlock,bKey);   
    //生成子密鑰   
    DES_MakeSubKeys(bKey,subKeys);   

    //取文件長度    
    fseek(cipher,0,SEEK_END);   //將文件指針置尾   
    fileLen = ftell(cipher);    //取文件指針當前位置   
    rewind(cipher);             //將文件指針重指向文件頭   
    while(1){   
        //密文的字節數一定是8的整數倍   
        fread(cipherBlock,sizeof(char),8,cipher);   
        DES_DecryptBlock(cipherBlock,subKeys,plainBlock);                          
        times += 8;   
        if(times < fileLen){   
            fwrite(plainBlock,sizeof(char),8,plain);   
        }   
        else{   
            break;   
        }   
    }   
    //判斷末尾是否被填充   
    if(plainBlock[7] < 8){   
        for(count = 8 - plainBlock[7]; count < 7; count++){   
            if(plainBlock[count] != '\0'){   
                break;   
            }   
        }   
    }      
    if(count == 7){//有填充   
        fwrite(plainBlock,sizeof(char),8 - plainBlock[7],plain);   
    }   
    else{//無填充   
        fwrite(plainBlock,sizeof(char),8,plain);   
    }   

    fclose(plain);   
    fclose(cipher);   
    return OK;   
}  

//字節轉換成二進制
int ByteToBit(ElemType ch, ElemType bit[8]){
    int cnt;
    for(cnt = 0;cnt < 8; cnt++){
        *(bit+cnt) = (ch>>cnt)&1;
    }
    return 0;
}

//二進制轉換成字節
int BitToByte(ElemType bit[8],ElemType *ch){
    int cnt;
    for(cnt = 0;cnt < 8; cnt++){
        *ch |= *(bit + cnt)<<cnt;
    }
    return 0;
}

//將長度為8的字符串轉為二進制位串
int Char8ToBit64(ElemType ch[8],ElemType bit[64]){
    int cnt;
    for(cnt = 0; cnt < 8; cnt++){        
        ByteToBit(*(ch+cnt),bit+(cnt<<3));
    }
    return 0;
}

//將二進制位串轉為長度為8的字符串
int Bit64ToChar8(ElemType bit[64],ElemType ch[8]){
    int cnt;
    memset(ch,0,8);
    for(cnt = 0; cnt < 8; cnt++){
        BitToByte(bit+(cnt<<3),ch+cnt);
    }
    return 0;
}

//生成子密鑰
int DES_MakeSubKeys(ElemType key[64],ElemType subKeys[16][48]){
    ElemType temp[56];
    int cnt;
    DES_PC1_Transform(key,temp);//PC1置換
    for(cnt = 0; cnt < 16; cnt++){//16輪跌代，產生16個子密鑰
        DES_ROL(temp,MOVE_TIMES[cnt]);//循環左移
        DES_PC2_Transform(temp,subKeys[cnt]);//PC2置換，產生子密鑰
    }
    return 0;
}

//密鑰置換1
int DES_PC1_Transform(ElemType key[64], ElemType tempbts[56]){
    int cnt;    
    for(cnt = 0; cnt < 56; cnt++){
        tempbts[cnt] = key[PC_1[cnt]];
    }
    return 0;
}

//密鑰置換2
int DES_PC2_Transform(ElemType key[56], ElemType tempbts[48]){
    int cnt;
    for(cnt = 0; cnt < 48; cnt++){
        tempbts[cnt] = key[PC_2[cnt]];
    }
    return 0;
}

//循環左移
int DES_ROL(ElemType data[56], int time){   
    ElemType temp[56];

    //保存將要循環移動到右邊的位
    memcpy(temp,data,time);
    memcpy(temp+time,data+28,time);

    //前28位移動
    memcpy(data,data+time,28-time);
    memcpy(data+28-time,temp,time);

    //后28位移動
    memcpy(data+28,data+28+time,28-time);
    memcpy(data+56-time,temp+time,time);    

    return 0;
}

//IP置換
int DES_IP_Transform(ElemType data[64]){
    int cnt;
    ElemType temp[64];
    for(cnt = 0; cnt < 64; cnt++){
        temp[cnt] = data[IP_Table[cnt]];
    }
    memcpy(data,temp,64);
    return 0;
}

//IP逆置換
int DES_IP_1_Transform(ElemType data[64]){
    int cnt;
    ElemType temp[64];
    for(cnt = 0; cnt < 64; cnt++){
        temp[cnt] = data[IP_1_Table[cnt]];
    }
    memcpy(data,temp,64);
    return 0;
}

//擴展置換
int DES_E_Transform(ElemType data[48]){
    int cnt;
    ElemType temp[48];
    for(cnt = 0; cnt < 48; cnt++){
        temp[cnt] = data[E_Table[cnt]];
    }   
    memcpy(data,temp,48);
    return 0;
}

//P置換
int DES_P_Transform(ElemType data[32]){
    int cnt;
    ElemType temp[32];
    for(cnt = 0; cnt < 32; cnt++){
        temp[cnt] = data[P_Table[cnt]];
    }   
    memcpy(data,temp,32);
    return 0;
}

//異或
int DES_XOR(ElemType R[48], ElemType L[48] ,int count){
    int cnt;
    for(cnt = 0; cnt < count; cnt++){
        R[cnt] ^= L[cnt];
    }
    return 0;
}

//S盒置換
int DES_SBOX(ElemType data[48]){
    int cnt;
    int line,row,output;
    int cur1,cur2;
    for(cnt = 0; cnt < 8; cnt++){
        cur1 = cnt*6;
        cur2 = cnt<<2;

        //計算在S盒中的行與列
        line = (data[cur1]<<1) + data[cur1+5];
        row = (data[cur1+1]<<3) + (data[cur1+2]<<2)
            + (data[cur1+3]<<1) + data[cur1+4];
        output = S[cnt][line][row];

        //化為2進制
        data[cur2] = (output&0X08)>>3;
        data[cur2+1] = (output&0X04)>>2;
        data[cur2+2] = (output&0X02)>>1;
        data[cur2+3] = output&0x01;
    }   
    return 0;
}

//交換
int DES_Swap(ElemType left[32], ElemType right[32]){
    ElemType temp[32];
    memcpy(temp,left,32);   
    memcpy(left,right,32);  
    memcpy(right,temp,32);
    return 0;
}

//加密單個分組
int DES_EncryptBlock(ElemType plainBlock[8], ElemType subKeys[16][48], ElemType cipherBlock[8]){
    ElemType plainBits[64];
    ElemType copyRight[48];
    int cnt;

    Char8ToBit64(plainBlock,plainBits);     
    //初始置換（IP置換）
    DES_IP_Transform(plainBits);

    //16輪迭代
    for(cnt = 0; cnt < 16; cnt++){       
        memcpy(copyRight,plainBits+32,32);
        //將右半部分進行擴展置換，從32位擴展到48位
        DES_E_Transform(copyRight);
        //將右半部分與子密鑰進行異或操作
        DES_XOR(copyRight,subKeys[cnt],48); 
        //異或結果進入S盒，輸出32位結果
        DES_SBOX(copyRight);
        //P置換
        DES_P_Transform(copyRight);
        //將明文左半部分與右半部分進行異或
        DES_XOR(plainBits,copyRight,32);
        if(cnt != 15){
            //最終完成左右部的交換
            DES_Swap(plainBits,plainBits+32);
        }
    }
    //逆初始置換（IP^1置換）
    DES_IP_1_Transform(plainBits);
    Bit64ToChar8(plainBits,cipherBlock);
    return 0;
}

//解密單個分組
int DES_DecryptBlock(ElemType cipherBlock[8], ElemType subKeys[16][48],ElemType plainBlock[8]){
    ElemType cipherBits[64];
    ElemType copyRight[48];
    int cnt;

    Char8ToBit64(cipherBlock,cipherBits);       
    //初始置換（IP置換）
    DES_IP_Transform(cipherBits);

    //16輪迭代
    for(cnt = 15; cnt >= 0; cnt--){      
        memcpy(copyRight,cipherBits+32,32);
        //將右半部分進行擴展置換，從32位擴展到48位
        DES_E_Transform(copyRight);
        //將右半部分與子密鑰進行異或操作
        DES_XOR(copyRight,subKeys[cnt],48);     
        //異或結果進入S盒，輸出32位結果
        DES_SBOX(copyRight);
        //P置換
        DES_P_Transform(copyRight);     
        //將明文左半部分與右半部分進行異或
        DES_XOR(cipherBits,copyRight,32);
        if(cnt != 0){
            //最終完成左右部的交換
            DES_Swap(cipherBits,cipherBits+32);
        }
    }
    //逆初始置換（IP^1置換）
    DES_IP_1_Transform(cipherBits);
    Bit64ToChar8(cipherBits,plainBlock);
    return 0;
}

//加密文件
int DES_Encrypt(char *plainFile, char *keyStr,char *cipherFile){
    FILE *plain,*cipher;
    int count;
    ElemType plainBlock[8],cipherBlock[8],keyBlock[8];
    ElemType bKey[64];
    ElemType subKeys[16][48];
    if((plain = fopen(plainFile,"rb")) == NULL){
        return PLAIN_FILE_OPEN_ERROR;
    }   
    if((cipher = fopen(cipherFile,"wb")) == NULL){
        return CIPHER_FILE_OPEN_ERROR;
    }
    //設置密鑰
    memcpy(keyBlock,keyStr,8);
    //將密鑰轉換為二進制流
    Char8ToBit64(keyBlock,bKey);
    //生成子密鑰
    DES_MakeSubKeys(bKey,subKeys);

    while(!feof(plain)){
        //每次讀8個字節，并返回成功讀取的字節數
        if((count = fread(plainBlock,sizeof(char),8,plain)) == 8){
            DES_EncryptBlock(plainBlock,subKeys,cipherBlock);
            fwrite(cipherBlock,sizeof(char),8,cipher);  
        }
    }
    if(count){
        //填充
        memset(plainBlock + count,'\0',7 - count);
        //最后一個字符保存包括最后一個字符在內的所填充的字符數量
        plainBlock[7] = 8 - count;
        DES_EncryptBlock(plainBlock,subKeys,cipherBlock);
        fwrite(cipherBlock,sizeof(char),8,cipher);
    }
    fclose(plain);
    fclose(cipher);
    return OK;
}

//解密文件
int DES_Decrypt(char *cipherFile, char *keyStr,char *plainFile){
    FILE *plain, *cipher;
    int count,times = 0;
    long fileLen;
    ElemType plainBlock[8],cipherBlock[8],keyBlock[8];
    ElemType bKey[64];
    ElemType subKeys[16][48];
    if((cipher = fopen(cipherFile,"rb")) == NULL){
        return CIPHER_FILE_OPEN_ERROR;
    }
    if((plain = fopen(plainFile,"wb")) == NULL){
        return PLAIN_FILE_OPEN_ERROR;
    }

    //設置密鑰
    memcpy(keyBlock,keyStr,8);
    //將密鑰轉換為二進制流
    Char8ToBit64(keyBlock,bKey);
    //生成子密鑰
    DES_MakeSubKeys(bKey,subKeys);

    //取文件長度 
    fseek(cipher,0,SEEK_END);   //將文件指針置尾
    fileLen = ftell(cipher);    //取文件指針當前位置
    rewind(cipher);             //將文件指針重指向文件頭
    while(1){
        //密文的字節數一定是8的整數倍
        fread(cipherBlock,sizeof(char),8,cipher);
        DES_DecryptBlock(cipherBlock,subKeys,plainBlock);                       
        times += 8;
        if(times < fileLen){
            fwrite(plainBlock,sizeof(char),8,plain);
        }
        else{
            break;
        }
    }
    //判斷末尾是否被填充
    if(plainBlock[7] < 8){
        for(count = 8 - plainBlock[7]; count < 7; count++){
            if(plainBlock[count] != '\0'){
                break;
            }
        }
    }   
    if(count == 7){//有填充
        fwrite(plainBlock,sizeof(char),8 - plainBlock[7],plain);
    }
    else{//無填充
        fwrite(plainBlock,sizeof(char),8,plain);
    }

    fclose(plain);
    fclose(cipher);
    return OK;
}    最后，寫一個簡單的main函數來檢驗它：    

C代碼 
int main()   
{      
    clock_t a,b;   
    a = clock();   
    DES_Encrypt("1.txt","key.txt","2.txt");   
    b = clock();   
    printf("加密消耗%d毫秒\n",b-a);   

    system("pause");   
    a = clock();   
    DES_Decrypt("2.txt","key.txt","3.txt");   
    b = clock();   
    printf("解密消耗%d毫秒\n",b-a);   
    getchar();   
    return 0;   
}

來自： http://www.cnblogs.com/chars/p/4984269.html

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