一：分组加密算法

1.1.概念

     分组密码是将明文数字序列按照固定长度分组，并且用同一个密钥和同一个加密算法逐组加密，从而将各个明文分组变换成为密文分组的密码。

1.2.安全原则

（1）混乱原则：使得密文和对应明文和密钥之间的关系足够复杂，以至于密码分析者无法利用这种关系。

（2）扩散原则：使得每一个明文bit和密钥bit影响尽可能多的密文bit，用来隐藏明文的统计特性和结构规律。

二：DES设计背景（百度百科）

     DES全称为Data Encryption Standard，即数据加密标准，是一种使用密钥加密的块算法，1977年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准（FIPS），并授权在非密级政府通信中使用，随后该算法在国际上广泛流传开来。

三：DES算法特点总结

• DES为对称加密算法，使用同一个密钥来加密与解密
• 要求手法双方在加密和解密前约定密钥
• DES属于分组加密算法，该算法每次处理固定长度的数据段，称之为分组，其长度为分组长度
• DES分组大小为64bit，若加密数据长度不足64bit ，可以按照某种具体的规则填充
• DES采用56位密钥加密64位的明文数据块
• 当n个64bit数据块都经过DES加密后，所得的n个64bit密文快，串在一起就是密文输出

四：DES加密算法一般结构图

备注：DES加密算法大致包含初始（终止）置换+扩展置换+S盒压缩三个部分，下面将从详细讲解这三个部分。

4.1 初始置换和终止置换

先看看一下初始置换过程图

首先看一下初始置换表（8*8  64bit），第一位是58，,58表示输入的第58位换到第一位，第二位是50，50表示输入的第50位换到第二位，以此类推。原始数据经过初始置换表的置换，就会得到置换后的表格。

终止置换和初始置换是互逆的过程，即经过一次初始置换和一次终止置换，64位的二进制数据会别还原。

下面我们来做个例题巩固一下：

题目：当输入一个十六进制数，写出其终止置换输出

0x 0000 0080 0000 0002（十六进制）

解答：

先将输入的十六进制转化为二进制数及终止置换表如下图所示

我们可以看到，输入表中第25位和第63位是1，其余为0，所以重点考虑这两个位置即可，看终止置换表 第一个数字40表示，输入的第40个二进制数换在第一个位置，同理，第15个数字是63表示输入的第63个二进制数换在第15个位置，第64个位置是25，表示第25个输入的二进制数换在第64个位置。则可以得到经终止置换表置换后的64位数据为

转化为16进制为  0x 0002 0000 0000 0001 即为终止置换最后输出。

4.2 扩展置换过程（E盒）

经过初始置换的64bit数据分成两个部分，左侧32bit，右侧32bit 。其中一边32bit扩展为48bit数据，其实就是在某些位置添位操作。

同初始（终止）置换表一样，扩展置换也有一个扩展置换表，首先看一下扩展置换表

我们假设原始数据就是上面1101 0001 0011 0100 0010 0011 0011 1011的32bit数据，我们需要将其分为8组，每一组有4个元素，我们扩展就是将4个元素组扩展成为6个元素组，这样就完成了32到48位的转换。

经过一下步骤：

1. 旧组的第一位复制到前一个新组的最后一位
2. 旧组的最后一位复制到下一个新组的第一位
3. 最后复制每个组中间的4个元素到新的表里面

这样就完成了从32bit到48bit的扩展置换过程。

4.3 S盒压缩处理

（1）经过扩展的48bit明文和48位密钥进行异或运算

（2）再使用8个S盒压缩处理得到32位数据，实际上将48个输入分成了8块，每一块都有6位，我们需要将这6位压缩成4位即可，在具体的处理过程中使用的是8张4行16列的表来进行压缩

例如：假设48位数据输入，分成8组，每组有6位

111111  100101  110011  001100  011001  010111  111011  011000

以第一组为例子 111111

原始数据：111111

1. 取头尾两个数据组成一个组得到一个新的二进制数 11 ，转化为十进制  3  ，即为行数
2. 取中间4个数据组成一个组得到一个新的二进制数 1111 ，转化为十进制 15 ，即为列数
3. 查表   第 3行第15列查找得到  13
4. 再把该S盒压缩处理压缩数转换为二进制输出   13--->1101

以上过程完成了从6位数据转化为4位数据的压缩，其他各组方法一致。

4.4 P盒置换

P盒置换是对S盒置换后的32bit数据的位置进行移动。

原理同初始置换，经过这个P盒置换之后，就会得到一轮运算中的最后输出。

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