置換表加密
des加密演算法如下：
一、DES加密演算法簡介
DES(Data Encryption Standard)是目前最為流行的加密演算法之一。DES是對稱的，也就是說它使用同一個密鑰來加密和解密數據。
DES還是一種分組加密演算法，該演算法每次處理固定長度的數據段，稱之為分組。DES分組的大小是64位，如果加密的數據長度不是64位的倍數，可以按照某種具體的規則來填充位。
從本質上來說，DES的安全性依賴於虛假表象，從密碼學的術語來講就是依賴於「混亂和擴散」的原則。混亂的目的是為隱藏任何明文同密文、或者密鑰之間的關系，而擴散的目的是使明文中的有效位和密鑰一起組成盡可能多的密文。兩者結合到一起就使得安全性變得相對較高。
DES演算法具體通過對明文進行一系列的排列和替換操作來將其加密。過程的關鍵就是從給定的初始密鑰中得到16個子密鑰的函數。要加密一組明文，每個子密鑰按照順序（1-16）以一系列的位操作施加於數據上，每個子密鑰一次，一共重復16次。每一次迭代稱之為一輪。要對密文進行解密可以採用同樣的步驟，只是子密鑰是按照逆向的順序（16-1）對密文進行處理。
② 數據加密原理是什麼 數據解密原理介紹【詳解】
數據加密和解密,數據加密和解密原理是什麼?
隨著Internet 的普及,大量的數據、文件在Internet 傳送,因此在客觀上就需要一種強有力的安全措施來保護機密數據不被竊取或篡改。我們有幾種方法來加密數據流。所有這些方法都可以用軟體很容易的實現,但是當我們只知道密文的時候,是不容易破譯這些加密演算法的(當同時有原文和密文時,破譯加密演算法雖然也不是很容易,但已經是可能的了) 。最好的加密演算法對系統性能幾乎沒有影響,並且還可以帶來其他內在的優點。例如,大家都知道的pkzip ,它既壓縮數據又加密數據。又如,dbms 的一些軟體包總是包含一些加密方法以使復制文件這一功能對一些敏感數據是無效的,或者需要用戶的密碼。所有這些加判啟悔密演算法都要有高效的加密和解密能力。幸運的是,在所有的加密演算法中最簡單的一種就是“置換表”演算法,這種演算法也能很好達到加密的需要。每一個數據段(總是一個位元組) 對應著“置換表”中的一個偏移量,偏移量所對應的值就輸出成為加密後的文件。加密程序和解密程序都需要一個這樣的“置換表”。事實上,80x86 cpu 系列就有一個指令‘xlat’在硬體級來完成這樣的工作。這種加密演算法比較簡單,加密解密速度都很快,但是一旦這個“置換表”被對方獲得,那這個加密方案就完全被識破了。更進一步講,這種加密演算法對於黑客破譯來講是相當直接的,只要找到一個“置換表”就可以了。對這種“置換表”方式的一個改進就是使用2 個或者更多的“置換表”,這些表都是基於數據流中位元組的位置的,或者基於數據流本身。這時,破譯變的更加困難,因為黑客必須正確的做幾旁皮次變換。通過使用更多的“置換表”,並且按偽隨機的方式使用每個表,這種改進的加密方法已經變的很難破譯。比如,我們可以對所有的偶數位置的數據使用a 表,對所有的奇數位置使用b 表,即使黑客獲得了明文和密文,他想破譯這個加密方案也是非常困難的,除非黑客確切的知道用了兩張表。與使用“置換表”相類似“, 變換數據位置”也在計算機加密中使用。但是,這需要更多的執行時間。從輸入中讀入明文放到一個buffer 中,再在buffer 中對他們重排序,然後按這個順序再輸出。解密程序按相反的順序還原數據。這種方法總是和一些別的加密演算法混合使用,這就使得破譯變的特別的困難,幾乎有些不可能了。例如,有這樣一個詞,變換起字母的順序,slient 可以變為listen ,但所有的字母都沒有變化,沒有增加也沒有減少,但是字母之間的順序已經變化了。但是,還有一種更好的加密演算法,只有計算機可以做,就是字/ 位元組循環移位和xor 操作。如果我們把一個字或位元組在一個數據流內做循環移位,使用多個或變化的方向(左移或右移) ,就可以迅速的產生一個加密的數據流。這種方法是很好的,破譯它就更加困難! 而且,更進一步的是,如果再使用xor操作,按位做異或操作,就就使破譯密碼更加困難了。如果再使用偽隨機的方法,這涉及到要產生一系列的數字,我們可以使用fibbonaci 數列。對數列所產生的數做模運算(例如模3) ,得到一個結果,然後循環移位這個結果的次數,將使破譯次密碼變的幾乎不可能! 但是,使用fibbonaci 數列這種偽隨機的掘正方式所產生的密碼對我們的解密程序來講是非常容易的。在一些情況下,我們想能夠知道數據是否已經被篡改了或被破壞了,這時就需要產生一些校驗碼,並且把這些校驗碼插入到數據流中。這樣做對數據的防偽與程序本身都是有好處的。但是感染計算機程序的病毒才不會在意這些數據或程序是否加過密,是否有數字簽名。所以,加密程序在每次load 到內存要開始執行時,都要檢查一下本身是否被病毒感染,對與需要加、解密的文件都要做這種檢查! 很自然,這樣一種方法體制應該保密的,因為病毒程序的編寫者將會利用這些來破壞別人的程序或數據。因此,在一些反病毒或殺病毒軟體中一定要使用加密技術。
循環冗餘校驗是一種典型的校驗數據的方法。對於每一個數據塊,它使用位循環移位和xor 操作來產生一個16 位或32 位的校驗和,這使得丟失一位或兩個位的錯誤一定會導致校驗和出錯。這種方式很久以來就應用於文件的傳輸,例如xmodem - crc。這是方法已經成為標准,而且有詳細的文檔。但是,基於標准crc 演算法的一種修改演算法對於發現加密數據塊中的錯誤和文件是否被病毒感染是很有效的。
一個好的加密演算法的重要特點之一是具有這種能力:可以指定一個密碼或密鑰,並用它來加密明文,不同的密碼或密鑰產生不同的密文。這又分為兩種方式:對稱密鑰演算法和非對稱密鑰演算法。所謂對稱密鑰演算法就是加密解密都使用相同的密鑰,非對稱密鑰演算法就是加密解密使用不同的密鑰。非常著名的pgp公鑰加密以及rsa 加密方法都是非對稱加密演算法。加密密鑰,即公鑰,與解密密鑰,即私鑰,是非常的不同的。從數學理論上講,幾乎沒有真正不可逆的演算法存在。例如,對於一個輸入‘a’執行一個操作得到結果‘b’,那麼我們可以基於‘b’,做一個相對應的操作,導出輸入‘a’。在一些情況下,對於每一種操作,我們可以得到一個確定的值,或者該操作沒有定義(比如,除數為0) 。對於一個沒有定義的操作來講,基於加密演算法,可以成功地防止把一個公鑰變換成為私鑰。因此,要想破譯非對稱加密演算法,找到那個唯一的密鑰,唯一的方法只能是反復的試驗,而這需要大量的處理時間。
rsa 加密演算法使用了兩個非常大的素數來產生公鑰和私鑰。即使從一個公鑰中通過因數分解可以得到私鑰,但這個運算所包含的計算量是非常巨大的,以至於在現實上是不可行的。加密演算法本身也是很慢的,這使得使用rsa 演算法加密大量的數據變的有些不可行。這就使得一些現實中加密演算法都基於rsa 加密演算法。pgp 演算法(以及大多數基於rsa 演算法的加密方法) 使用公鑰來加密一個對稱加密演算法的密鑰,然後再利用一個快速的對稱加密演算法來加密數據。這個對稱演算法的密鑰是隨機產生的,是保密的,因此,得到這個密鑰的唯一方法就是使用私鑰來解密。
我們舉一個例子: 假定現在要加密一些數據使用密鑰‘12345’。利用rsa 公鑰,使用rsa 演算法加密這個密鑰‘12345’,並把它放在要加密的數據的前面(可能後面跟著一個分割符或文件長度,以區分數據和密鑰) ,然後,使用對稱加密演算法加密正文,使用的密鑰就是‘12345’。當對方收到時,解密程序找到加密過的密鑰,並利用rsa 私鑰解密出來,然後再確定出數據的開始位置,利用密鑰‘12345’來解密數據。這樣就使得一個可靠的經過高效加密的數據安全地傳輸和解密。但並不是經過加密的數據就是絕對安全的,數據加密是肯定可以被破解的,但我們所想要的是一個特定時期的安全,也就是說,密文的破解應該是足夠的困難,在現實上是不可能的,尤其是短時間內。
③ 子密鑰壓縮置換表怎麼用
子密鑰於Feistel結構中獨立存在，在本題目的主要作用是作為計算hash值函數的一個參數。
1.1 DES的子密鑰設計基本介紹
作為一種分組密碼，從DES的整個體制可以看出，DES分為兩個部分，DES加解密部分和子密鑰生成部分，密鑰部分獨立運行，產生加解密所需的子密鑰然後作用於DES。
DES的最初64位密鑰通過置換選擇PC-1得到有效的56位密鑰。這56位密鑰分為2個28位數據C0和D0。每輪迭代中，Ci-1和Di-1分別循環左移1位或2位，移位後的值作為下一輪的輸入，同時，也作為置換選擇PC-2的輸入，通過置換選擇PC-2產生一個48位的輸出，即為攔世脊一個子密鑰。
圖1 DES的子密鑰生成示意圖
其中，每一輪移位的密鑰位數不同，若輪數為1、2、9、16，只移1位，否則移2位。置換PC-2是一個壓縮置換，它將56位密鑰數據壓縮成48位的子密鑰。壓縮方法是將C中的第9、18、22、25位和D中的7、10、15、26位刪去，同時，將其餘位次序調換，從而得到48位子密鑰。
由於使用了密鑰移位和壓縮置換PC-2，使得每一輪使用不同的密鑰位子集，且每個密鑰位出現的次數大致相同。在16個子密鑰中，每一密鑰位大約被使用到其中14個子密鑰，這種特點增加了DES的破譯難度。
通過對 DES演算法的子密鑰部分的分析，同時考慮到 DES易受窮舉搜索等方法攻擊的缺陷，我們關於子密鑰部分的結構設計提出基於分組與哈希函數的改進方案。該改進方返廳案首先將明文與密鑰進行異或，然後根據分組結果或者哈希表查找比較次數，結合仿射變換決定子密鑰的使用順序，最後利用 RSA 加密子密鑰的使用順序。該改進方案因為輸入明文的不同而引起子密鑰的使用順序不同，使得每次破解都需要 161次窮舉，從而提高窮舉搜索與選擇明文攻擊的難度，提高 DES演算法的安全性。
1.2 改進方案介紹及示例
（1）改進方案1
① 輸入64位明文M，並將64位明文與64位密鑰K進行異或，得到64位數據C。
② 將得到的64位二進制數據C，每4位進行分組，得到16個大小在0-15之間的數據Ci（i為0-15）。
③ 令原子密鑰的順序為：K0K1K2…K14K15，採用下面的演算法對子密鑰的順序進行交換，若Ci（i為0-15）的值為j，選定參數B，計算Bi+j的值（當B為1時，由仿射變換退化到移位操作），為了避免Bi+j的值大於15，再採用模16求余以確保Bi+j的值在0-15之間，將Ki的值與K（Bi+j）%16進行交換。
④ 按照改進後的子密鑰順序進行DES加密。
下面示例說明子密鑰的變換過程。
① 選取明文M=00010001 00100011 10010011 10110001 11010011 00010111 10101010 01010101。選取密鑰K=10011001 001100110 00010001 10010001 01011111 01100011 10000111 10011101。將明文M與密鑰K進行異或得到數據C=10001000 01000101 10000010 00100000 10001100 01110100 00101101 11001000。
② 將二進制數據C每4位進行分組，得到16個十進制數值為{8，8，4，5，8，2，2，0，8，12，7，4，2，13，12，8}。
③ 令B=1，根據上面序列，C0=8所以K0與K8交換，經過一次交換子密鑰的順序為；同理C1=8所以K1與K9交換，經過二次交換子密鑰的順序為：；以此簡滲類推，經過16次交換後，子密鑰的順序為：。
④ 按此改進後的子密鑰順序進行DES加密。
（2）改進方案2
① 輸入64位明文M，並將64位明文與64位密鑰K進行異或，得到64位數據C。
② 將得到的64位二進制數據C，每4位進行分組，得到16個大小在0-15之間的數據Ci（i為0-15）。
③ 利用哈希函數和線性探測處理沖突的方法將數據Ci放入哈希表中，根據按順序放數據C0C1C2…C14C15時所進行的地址計算次數（或者說是查找數據C0C1C2…C14C15時所進行的關鍵數比較次數），得到16個十進制數據{A0，A1，A2，…，A14，A15}。
④ 令原子密鑰的順序為：K0K1K2…K14K15，採用下面的演算法對子密鑰的順序進行交換，若Ai（i為0-15）的值為j，選定參數B，計算Bi+j的值（當B為1時，由仿射變換退化到移位操作），為了避免Bi+j的值大於15，再採用模16求余以確保Bi+j的值在0-15之間，將Ki的值與K（Bi+j）%16進行交換。
⑤ 按照改進後的子密鑰順序進行DES加密。
下面示例說明子密鑰的變換過程。
① 選取明文M=00010001 00100011 10010011 10110001 11010011 00010111 10101010 01010101。選取密鑰K=10011001 001100110 00010001 10010001 01011111 01100011 10000111 10011101。將明文M與密鑰K進行異或得到數據C=10001000 01000101 10000010 00100000 10001100 01110100 00101101 11001000。
② 將二進制數據C每4位進行分組，得到16個十進制數值為{8，8，4，5，8，2，2，0，8，12，7，4，2，13，12，8}。
③ 採用除留余數法構造哈希函數，待散列數據的長度為16，令哈希表長度m，p均為17，則哈希函數為：H（G）=Gi%17（i=0，1，2，…，15），當發生沖突時採用線性探測再散列法處理沖突，得到如表1所示的哈希表，按順序查找16個十進制數值所進行的比較次數為A={10，1，2，1，1，3，1，1，2，3，4，1，12，2，4，1}，其中，地址比較次數的范圍為1-16。
④ 令B=1，根據上面序列，A0=10所以K0與K10交換，經過一次交換子密鑰的順序為；同理A1=1所以K1與K2交換，經過二次交換子密鑰的順序為：；以此類推，經過16次交換後，子密鑰的順序為：。
⑤ 按此改進後的子密鑰順序進行DES加密。
④ 替換式密碼的介紹
替換式密碼，又名取代加密法，是密碼學中按規律把文字加密的一種方式。替換式密碼中可以用不同的字母數為單元，例如每一個或兩個字母為一單元。密文接收者解密時需用原加密方式解碼才能獲得原文本。由於英語中替換式密碼會把26個字母拆開，使用替換式密碼較為容易；相反，中文需要建立密碼本，然後遂字替換。然而由於中文字極多，完全替換不合經濟效益。而且中文中每個字由不同大小的字根來組字，較難轉換，因此使用替換式密碼的示例比較少。當以替換式密碼與置換式密碼（英語：Transposition cipher）（或稱轉位式密碼或移轉式密碼1）相比較時，會發游碰頌現轉位式密碼只是把明文中的單元的位置改變，而單元本身沒有作出改變；相反，替換式密碼只是把單元轉換，但密文中單元的位置沒有改變。替換式密碼亦有許多不同類型。吵搏如果每一個字母為一單元（或稱元素）進行加密操作，就可以稱之為「簡易替換密碼」（英語：simplesubstitution cipher）或「單表加密」（英語：monoalphabeticcipher）又稱為單字母替換加密；字母群體為單元的加密則稱為「多表加密」（英語神鄭：polyalphabeticcipher）或「表格式加密」（英語：polygraphic）。單表加密只可在一個單元中使用同一種替換加密，而多表加密則可在一個單元使用不同的加密方式，明文單元映射到密文上可以有好幾種可能性，反之亦然。
⑤ 置換密碼與代換密碼區別
代換密碼要先建立李橋一個替換表（即密鑰），加密時將需要加密的明文依次通過查表，替換為相應的字元，明文字元被逐個替換後，生成無指擾賀任何意義的字元串，即密文唯派。
置換密碼是對明文字元按某種規律進行位置的置換。
⑥ 加密解密字元串的演算法原理
我們經常需要一種措施來保護我們的數據，防止被一些懷有不良用心的人所看到或者破壞。在信息時代，信息可以幫助團體或個人，使他們受益，同樣，信息也可以用來對他們構成威脅，造成破壞。在競爭激烈的大公司中，工業間諜經常會獲取對方的情報。因此，在客觀上就需要一種強有力的安全措施來保護機密數據不被竊取或篡改。數據加密與解密從宏觀上講是非常簡單的，很容易理解。加密與解密的一些方法是非常直接的，很容易掌握，可以很方便的對機密數據進行加密和解密。
一：數據加密方法
在傳統上，我們有幾種方法來加密數據流。所有這些方法都可以用軟體很容易的實現，但是當我們只知道密文的時候，是不容易破譯這些加密演算法的（當同時有原文和密文時，破譯加密演算法雖然也不是很容易，但已經是可能的了）。最好的加密演算法對系統性能幾乎沒有影響，並且還可以帶來其他內在的優點。例如，大家都知道的pkzip，它既壓縮數據又加密數據。又如，dbms的一些軟體包總是包含一些加密方法以使復制文件這一功能對一些敏感數據是無效的，或者需要用戶的密碼。所有這些加密演算法都要有高效的加密和解密能力。
幸運的是，在所有的加密演算法中最簡單的一種就是「置換表」演算法，這種演算法也能很好達到加密的需要。每一個數據段（總是一個位元組）對應著「置換表」中的一個偏移量，偏移量所對應的值就輸出成為加密後的文件。加密程序和解密程序都需要一個這樣的「置換表」。事實上，80x86 cpu系列就有一個指令『xlat』在硬體級來完成這樣的工作。這種加密演算法比較簡單，加密解密速度都很快，但是一旦這個「置換表」被對方獲得，那這個加密方案就完全被識破了。更進一步講，這種加密演算法對於黑客破譯來講是相當直接的，只要找到一個「置換表」就可以了。這種方法在計算機出現之前就已經被廣泛的使用。
對這種「置換表」方式的一個改進就是使用2個或者更多的「置換表」，這些表都是基於數據流中位元組的位置的，或者基於數據流本身。這時，破譯變的更加困難，因為黑客必須正確的做幾次變換。通過使用更多的「置換表」，並且按偽隨機的方式使用每個表，這種改進的加密方法已經變的很難破譯。比如，我們可以對所有的偶數位置的數據使用a表，對所有的奇數位置使用b表，即使黑客獲得了明文和密文，他想破譯這個加密方案也是非常困難的，除非黑客確切的知道用了兩張表。
與使用「置換表」相類似，「變換數據位置」也在計算機加密中使用。但是，這需要更多的執行時間。從輸入中讀入明文放到一個buffer中，再在buffer中對他們重排序，然後按這個順序再輸出。解密程序按相反的順序還原數據。這種方法總是和一些別的加密演算法混合使用，這就使得破譯變的特別的困難，幾乎有些不可能了。例如，有這樣一個詞，變換起字母的順序，slient 可以變為listen，但所有的字母都沒有變化，沒有增加也沒有減少，但是字母之間的順序已經變化了。
但是，還有一種更好的加密演算法，只有計算機可以做，就是字/位元組循環移位和xor操作。如果我們把一個字或位元組在一個數據流內做循環移位，使用多個或變化的方向（左移或右移），就可以迅速的產生一個加密的數據流。這種方法是很好的，破譯它就更加困難！而且，更進一步的是，如果再使用xor操作，按位做異或操作，就就使破譯密碼更加困難了。如果再使用偽隨機的方法，這涉及到要產生一系列的數字，我們可以使用fibbonaci數列。對數列所產生的數做模運算（例如模3），得到一個結果，然後循環移位這個結果的次數，將使破譯次密碼變的幾乎不可能！但是，使用fibbonaci數列這種偽隨機的方式所產生的密碼對我們的解密程序來講是非常容易的。
在一些情況下，我們想能夠知道數據是否已經被篡改了或被破壞了，這時就需要產生一些校驗碼，並且把這些校驗碼插入到數據流中。這樣做對數據的防偽與程序本身都是有好處的。但是感染計算機程序的病毒才不會在意這些數據或程序是否加過密，是否有數字簽名。所以，加密程序在每次load到內存要開始執行時，都要檢查一下本身是否被病毒感染，對與需要加、解密的文件都要做這種檢查！很自然，這樣一種方法體制應該保密的，因為病毒程序的編寫者將會利用這些來破壞別人的程序或數據。因此，在一些反病毒或殺病毒軟體中一定要使用加密技術。
循環冗餘校驗是一種典型的校驗數據的方法。對於每一個數據塊，它使用位循環移位和xor操作來產生一個16位或32位的校驗和 ，這使得丟失一位或兩個位的錯誤一定會導致校驗和出錯。這種方式很久以來就應用於文件的傳輸，例如 xmodem-crc。 這是方法已經成為標准，而且有詳細的文檔。但是，基於標准crc演算法的一種修改演算法對於發現加密數據塊中的錯誤和文件是否被病毒感染是很有效的。
二．基於公鑰的加密演算法
一個好的加密演算法的重要特點之一是具有這種能力：可以指定一個密碼或密鑰，並用它來加密明文，不同的密碼或密鑰產生不同的密文。這又分為兩種方式：對稱密鑰演算法和非對稱密鑰演算法。所謂對稱密鑰演算法就是加密解密都使用相同的密鑰，非對稱密鑰演算法就是加密解密使用不同的密鑰。非常著名的pgp公鑰加密以及rsa加密方法都是非對稱加密演算法。加密密鑰，即公鑰，與解密密鑰，即私鑰，是非常的不同的。從數學理論上講，幾乎沒有真正不可逆的演算法存在。例如，對於一個輸入『a』執行一個操作得到結果『b』,那麼我們可以基於『b』，做一個相對應的操作，導出輸入『a』。在一些情況下，對於每一種操作，我們可以得到一個確定的值，或者該操作沒有定義（比如，除數為0）。對於一個沒有定義的操作來講，基於加密演算法，可以成功地防止把一個公鑰變換成為私鑰。因此，要想破譯非對稱加密演算法，找到那個唯一的密鑰，唯一的方法只能是反復的試驗，而這需要大量的處理時間。
rsa加密演算法使用了兩個非常大的素數來產生公鑰和私鑰。即使從一個公鑰中通過因數分解可以得到私鑰，但這個運算所包含的計算量是非常巨大的，以至於在現實上是不可行的。加密演算法本身也是很慢的，這使得使用rsa演算法加密大量的數據變的有些不可行。這就使得一些現實中加密演算法都基於rsa加密演算法。pgp演算法(以及大多數基於rsa演算法的加密方法)使用公鑰來加密一個對稱加密演算法的密鑰，然後再利用一個快速的對稱加密演算法來加密數據。這個對稱演算法的密鑰是隨機產生的，是保密的，因此，得到這個密鑰的唯一方法就是使用私鑰來解密。
我們舉一個例子：假定現在要加密一些數據使用密鑰『12345』。利用rsa公鑰，使用rsa演算法加密這個密鑰『12345』，並把它放在要加密的數據的前面（可能後面跟著一個分割符或文件長度，以區分數據和密鑰），然後，使用對稱加密演算法加密正文，使用的密鑰就是『12345』。當對方收到時，解密程序找到加密過的密鑰，並利用rsa私鑰解密出來，然後再確定出數據的開始位置，利用密鑰『12345』來解密數據。這樣就使得一個可靠的經過高效加密的數據安全地傳輸和解密。
一些簡單的基於rsa演算法的加密演算法可在下面的站點找到：
ftp://ftp.funet.fi/pub/crypt/cryptography/asymmetric/rsa
三．一個嶄新的多步加密演算法
現在又出現了一種新的加密演算法，據說是幾乎不可能被破譯的。這個演算法在1998年6月1日才正式公布的。下面詳細的介紹這個演算法:
使用一系列的數字（比如說128位密鑰），來產生一個可重復的但高度隨機化的偽隨機的數字的序列。一次使用256個表項，使用隨機數序列來產生密碼轉表，如下所示：
把256個隨機數放在一個距陣中，然後對他們進行排序，使用這樣一種方式（我們要記住最初的位置）使用最初的位置來產生一個表，隨意排序的表，表中的數字在0到255之間。如果不是很明白如何來做，就可以不管它。但是，下面也提供了一些原碼（在下面）是我們明白是如何來做的。現在，產生了一個具體的256位元組的表。讓這個隨機數產生器接著來產生這個表中的其餘的數，以至於每個表是不同的。下一步，使用"shotgun technique"技術來產生解碼表。基本上說，如果 a映射到b，那麼b一定可以映射到a，所以b[a[n]] = n.（n是一個在0到255之間的數）。在一個循環中賦值，使用一個256位元組的解碼表它對應於我們剛才在上一步產生的256位元組的加密表。
使用這個方法，已經可以產生這樣的一個表，表的順序是隨機，所以產生這256個位元組的隨機數使用的是二次偽隨機,使用了兩個額外的16位的密碼.現在，已經有了兩張轉換表，基本的加密解密是如下這樣工作的。前一個位元組密文是這個256位元組的表的索引。或者，為了提高加密效果，可以使用多餘8位的值，甚至使用校驗和或者crc演算法來產生索引位元組。假定這個表是256*256的數組,將會是下面的樣子:
crypto1 = a[crypto0][value]
變數'crypto1'是加密後的數據，'crypto0'是前一個加密數據（或著是前面幾個加密數據的一個函數值）。很自然的，第一個數據需要一個「種子」，這個「種子」 是我們必須記住的。如果使用256*256的表，這樣做將會增加密文的長度。或者，可以使用你產生出隨機數序列所用的密碼，也可能是它的crc校驗和。順便提及的是曾作過這樣一個測試: 使用16個位元組來產生表的索引,以128位的密鑰作為這16個位元組的初始的"種子"。然後，在產生出這些隨機數的表之後，就可以用來加密數據，速度達到每秒鍾100k個位元組。一定要保證在加密與解密時都使用加密的值作為表的索引，而且這兩次一定要匹配。
加密時所產生的偽隨機序列是很隨意的，可以設計成想要的任何序列。沒有關於這個隨機序列的詳細的信息，解密密文是不現實的。例如：一些ascii碼的序列，如「eeeeeeee"可能被轉化成一些隨機的沒有任何意義的亂碼，每一個位元組都依賴於其前一個位元組的密文，而不是實際的值。對於任一個單個的字元的這種變換來說，隱藏了加密數據的有效的真正的長度。
如果確實不理解如何來產生一個隨機數序列，就考慮fibbonacci數列，使用2個雙字（64位）的數作為產生隨機數的種子，再加上第三個雙字來做xor操作。 這個演算法產生了一系列的隨機數。演算法如下：
unsigned long dw1, dw2, dw3, dwmask;
int i1;
unsigned long arandom[256];
dw1 = {seed #1};
dw2 = {seed #2};
dwmask = {seed #3};
// this gives you 3 32-bit "seeds", or 96 bits total
for(i1=0; i1 < 256; i1++)
{
dw3 = (dw1 + dw2) ^ dwmask;
arandom[i1] = dw3;
dw1 = dw2;
dw2 = dw3;
}
如果想產生一系列的隨機數字，比如說，在0和列表中所有的隨機數之間的一些數，就可以使用下面的方法：
int __cdecl mysortproc(void *p1, void *p2)
{
unsigned long **pp1 = (unsigned long **)p1;
unsigned long **pp2 = (unsigned long **)p2;
if(**pp1 < **pp2)
return(-1);
else if(**pp1 > *pp2)
return(1);
return(0);
}
...
int i1;
unsigned long *aprandom[256];
unsigned long arandom[256]; // same array as before, in this case
int aresult[256]; // results go here
for(i1=0; i1 < 256; i1++)
{
aprandom[i1] = arandom + i1;
}
// now sort it
qsort(aprandom, 256, sizeof(*aprandom), mysortproc);
// final step - offsets for pointers are placed into output array
for(i1=0; i1 < 256; i1++)
{
aresult[i1] = (int)(aprandom[i1] - arandom);
}
...
變數'aresult'中的值應該是一個排過序的唯一的一系列的整數的數組，整數的值的范圍均在0到255之間。這樣一個數組是非常有用的，例如：對一個位元組對位元組的轉換表，就可以很容易並且非常可靠的來產生一個短的密鑰（經常作為一些隨機數的種子）。這樣一個表還有其他的用處，比如說：來產生一個隨機的字元，計算機游戲中一個物體的隨機的位置等等。上面的例子就其本身而言並沒有構成一個加密演算法，只是加密演算法一個組成部分。
作為一個測試，開發了一個應用程序來測試上面所描述的加密演算法。程序本身都經過了幾次的優化和修改，來提高隨機數的真正的隨機性和防止會產生一些短的可重復的用於加密的隨機數。用這個程序來加密一個文件，破解這個文件可能會需要非常巨大的時間以至於在現實上是不可能的。
四．結論：
由於在現實生活中，我們要確保一些敏感的數據只能被有相應許可權的人看到，要確保信息在傳輸的過程中不會被篡改，截取，這就需要很多的安全系統大量的應用於政府、大公司以及個人系統。數據加密是肯定可以被破解的，但我們所想要的是一個特定時期的安全，也就是說，密文的破解應該是足夠的困難，在現實上是不可能的，尤其是短時間內。
⑦ DES加密演算法原理
網路安全通信中要用到兩類密碼演算法，一類是對稱密碼演算法，另一類是非對稱密碼演算法。對稱密碼演算法有時又叫傳統密碼演算法、秘密密鑰演算法或單密鑰演算法，非對稱密碼演算法也叫公開密鑰密碼演算法或雙密鑰演算法。對稱密碼演算法的加密密鑰能夠從解密密鑰中推算出來，反過來也成立。在大多數對稱演算法中，加密解密密鑰是相同的。它要求發送者和接收者在安全通信之前，商定一個密鑰。對稱演算法的安全性依賴於密鑰，泄漏密鑰就意味著任何人都能對消息進行加密解密。只要通信需要保密，密鑰就必須保密。
對稱演算法又可分為兩類。一次只對明文中的單個位（有時對位元組）運算的演算法稱為序列演算法或序列密碼。另一類演算法是對明文的一組位進行運算，這些位組稱為分組，相應的演算法稱為分組演算法或分組密碼。現代計算機密碼演算法的典型分組長度為64位――這個長度既考慮到分析破譯密碼的難度，又考慮到使用的方便性。後來，隨著破譯能力的發展，分組長度又提高到128位或更長。
常用的採用對稱密碼術的加密方案有5個組成部分（如圖所示）
1)明文：原始信息。
2)加密演算法：以密鑰為參數，對明文進行多種置換和轉換的規則和步驟，變換結果為密文。
3)密鑰：加密與解密演算法的參數，直接影響對明文進行變換的結果。
4)密文：對明文進行變換的結果。
5)解密演算法：加密演算法的逆變換，以密文為輸入、密鑰為參數，變換結果為明文。
對稱密碼當中有幾種常用到的數學運算。這些運算的共同目的就是把被加密的明文數碼盡可能深地打亂，從而加大破譯的難度。
◆移位和循環移位
移位就是將一段數碼按照規定的位數整體性地左移或右移。循環右移就是當右移時，把數碼的最後的位移到數碼的最前頭，循環左移正相反。例如，對十進制數碼12345678循環右移1位（十進制位）的結果為81234567，而循環左移1位的結果則為23456781。
◆置換
就是將數碼中的某一位的值根據置換表的規定，用另一位代替。它不像移位操作那樣整齊有序，看上去雜亂無章。這正是加密所需,被經常應用。
◆擴展
就是將一段數碼擴展成比原來位數更長的數碼。擴展方法有多種,例如,可以用置換的方法，以擴展置換表來規定擴展後的數碼每一位的替代值。
◆壓縮
就是將一段數碼壓縮成比原來位數更短的數碼。壓縮方法有多種，例如，也可以用置換的方法，以表來規定壓縮後的數碼每一位的替代值。
◆異或
這是一種二進制布爾代數運算。異或的數學符號為⊕ ，它的運演算法則如下：
1⊕1 = 0
0⊕0 = 0
1⊕0 = 1
0⊕1 = 1
也可以簡單地理解為，參與異或運算的兩數位如相等，則結果為0，不等則為1。
◆迭代
迭代就是多次重復相同的運算，這在密碼演算法中經常使用，以使得形成的密文更加難以破解。
下面我們將介紹一種流行的對稱密碼演算法DES。
DES是Data Encryption Standard（數據加密標准）的縮寫。它是由IBM公司研製的一種對稱密碼演算法，美國國家標准局於1977年公布把它作為非機要部門使用的數據加密標准，三十年來，它一直活躍在國際保密通信的舞台上，扮演了十分重要的角色。
DES是一個分組加密演算法，典型的DES以64位為分組對數據加密，加密和解密用的是同一個演算法。它的密鑰長度是56位（因為每個第8 位都用作奇偶校驗），密鑰可以是任意的56位的數，而且可以任意時候改變。其中有極少數被認為是易破解的弱密鑰，但是很容易避開它們不用。所以保密性依賴於密鑰。
DES加密的演算法框架如下：
首先要生成一套加密密鑰，從用戶處取得一個64位長的密碼口令，然後通過等分、移位、選取和迭代形成一套16個加密密鑰，分別供每一輪運算中使用。
DES對64位(bit)的明文分組M進行操作，M經過一個初始置換IP，置換成m0。將m0明文分成左半部分和右半部分m0 = (L0，R0)，各32位長。然後進行16輪完全相同的運算（迭代），這些運算被稱為函數f，在每一輪運算過程中數據與相應的密鑰結合。
在每一輪中，密鑰位移位，然後再從密鑰的56位中選出48位。通過一個擴展置換將數據的右半部分擴展成48位，並通過一個異或操作替代成新的48位數據，再將其壓縮置換成32位。這四步運算構成了函數f。然後，通過另一個異或運算，函數f的輸出與左半部分結合，其結果成為新的右半部分，原來的右半部分成為新的左半部分。將該操作重復16次。
經過16輪迭代後，左，右半部分合在一起經過一個末置換（數據整理），這樣就完成了加密過程。
加密流程如圖所示。
DES解密過程：
在了解了加密過程中所有的代替、置換、異或和循環迭代之後，讀者也許會認為，解密演算法應該是加密的逆運算，與加密演算法完全不同。恰恰相反，經過密碼學家精心設計選擇的各種操作，DES獲得了一個非常有用的性質：加密和解密使用相同的演算法！
DES加密和解密唯一的不同是密鑰的次序相反。如果各輪加密密鑰分別是K1，K2，K3…K16，那麼解密密鑰就是K16，K15，K14…K1。這也就是DES被稱為對稱演算法的理由吧。
至於對稱密碼為什麼能對稱? DES具體是如何操作的？本文附錄中將做進一步介紹，有興趣的讀者不妨去讀一讀探個究竟
4.DES演算法的安全性和發展
DES的安全性首先取決於密鑰的長度。密鑰越長，破譯者利用窮舉法搜索密鑰的難度就越大。目前，根據當今計算機的處理速度和能力，56位長度的密鑰已經能夠被破解，而128位的密鑰則被認為是安全的，但隨著時間的推移，這個數字也遲早會被突破。
另外，對DES演算法進行某種變型和改進也是提高DES演算法安全性的途徑。
例如後來演變出的3-DES演算法使用了3個獨立密鑰進行三重DES加密，這就比DES大大提高了安全性。如果56位DES用窮舉搜索來破譯需要2∧56次運算，而3-DES 則需要2∧112次。
又如，獨立子密鑰DES由於每輪都使用不同的子密鑰，這意味著其密鑰長度在56位的基礎上擴大到768位。DES還有DESX、CRYPT、GDES、RDES等變型。這些變型和改進的目的都是為了加大破譯難度以及提高密碼運算的效率
⑧ 對稱加密演算法之DES介紹
DES (Data Encryption Standard)是分組對稱密碼演算法。
DES演算法利用 多次組合替代演算法 和 換位演算法 ，分散和錯亂的相互作用，把明文編製成密碼強度很高的密文，它的加密和解密用的是同一演算法。
DES演算法，是一種 乘積密碼 ，其在演算法結構上主要採用了 置換 、 代替 、 模二相加 等函數，通過 輪函數 迭代的方式來進行計算和工作。
DES演算法也會使用到數據置換技術，主要有初始置換 IP 和逆初始置換 IP^-1 兩種類型。DES演算法使用置換運算的目的是將原始明文的所有格式及所有數據全部打亂重排。而在輪加密函數中，即將數據全部打亂重排，同時在數據格式方面，將原有的32位數據格式，擴展成為48位數據格式，目的是為了滿足S盒組對數據長度和數據格式規范的要求。
一組數據信息經過一系列的非線性變換以後，很難從中推導出其計算的過程和使用的非線性組合；但是如果這組數據信息使用的是線性變換，計算就容易的多。在DES演算法中，屬於非線性變換的計算過程只有S盒，其餘的數據計算和變換都是屬於線性變換，所以DES演算法安全的關鍵在於S盒的安全強度。此外，S盒和置換IP相互配合，形成了很強的抗差分攻擊和抗線性攻擊能力，其中抗差分攻擊能力更強一些。
DES演算法是一種分組加密機制，將明文分成N個組，然後對各個組進行加密，形成各自的密文，最後把所有的分組密文進行合並，形成最終的密文。
DES加密是對每個分組進行加密，所以輸入的參數為分組明文和密鑰，明文分組需要置換和迭代，密鑰也需要置換和循環移位。在初始置換IP中，根據一張8*8的置換表，將64位的明文打亂、打雜，從而提高加密的強度；再經過16次的迭代運算，在這些迭代運算中，要運用到子密鑰；每組形成的初始密文，再次經過初始逆置換 IP^-1 ，它是初始置換的逆運算，最後得到分組的最終密文。
圖2右半部分，給出了作用56比特密鑰的過程。DES演算法的加密密鑰是64比特，但是由於密鑰的第n*8(n=1,2…8)是校驗(保證含有奇數個1)，因此實際參與加密的的密鑰只有 56比特 。開始時，密鑰經過一個置換，然後經過循環左移和另一個置換分別得到子密鑰ki，供每一輪的迭代加密使用。每輪的置換函數都一樣，但是由於密鑰位的重復迭代使得子密鑰互不相同。
DES演算法 利用多次組合替代演算法和換位演算法，分散和錯亂的相互作用，把明文編製成密碼強度很高的密文，它的加密和解密用的是同一演算法。
DES演算法詳述：DES對64位明文分組(密鑰56bit)進行操作。
1、 初始置換函數IP：64位明文分組x經過一個初始置換函數IP，產生64位的輸出x0，再將分組x0分成左半部分L0和右半部分R0：即將輸入的第58位換到第一位，第50位換到第2位，…，依次類推，最後一位是原來的第7位。L0、R0則是換位輸出後的兩部分，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，則經過初始置換後的結果為：L0=D58D50…D8；R0=D57D49…D7.其置換規則如表1所示。
DES加密過程最後的逆置換 IP^-1 ，是表1的 逆過程 。就是把原來的每一位都恢復過去，即把第1位的數據，放回到第58位，把第2位的數據，放回到第50位。
2、 獲取子密鑰 Ki ：DES加密演算法的密鑰長度為56位，一般表示為64位(每個第8位用於奇偶校驗)，將用戶提供的64位初始密鑰經過一系列的處理得到K1,K2,…,K16，分別作為 1~16 輪運算的 16個子密鑰 。
(1). 將64位密鑰去掉8個校驗位，用密鑰置換 PC-1 (表2)置換剩下的56位密鑰；
(2). 將56位分成前28位C0和後28位D0，即 PC-1(K56)=C0D0 ;
(3). 根據輪數，這兩部分分別循環左移1位或2位，表3：
(4). 移動後，將兩部分合並成56位後通過壓縮置換PC-2(表4)後得到48位子密鑰，即Ki=PC-2(CiDi).
子密鑰產生如圖2所示：
3、 密碼函數F(非線性的)
(1). 函數F的操作步驟：密碼函數F 的輸入是32比特數據和48比特的子密鑰：
A．擴展置換(E):將數據的右半部分Ri從32位擴展為48位。位選擇函數(也稱E盒)，如表5所示：
B．異或：擴展後的48位輸出E(Ri)與壓縮後的48位密鑰Ki作異或運算；
C．S盒替代：將異或得到的48位結果分成八個6位的塊，每一塊通過對應的一個S盒產生一個4位的輸出。
(2)、D、P盒置換：將八個S盒的輸出連在一起生成一個32位的輸出，輸出結果再通過置換P產生一個32位的輸出即：F(Ri,Ki)，F(Ri,Ki)演算法描述如圖3，最後，將P盒置換的結果與最初的64位分組的左半部分異或，然後，左、右半部分交換，開始下一輪計算。
4、密文輸出：經過16次迭代運算後，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位經過初始置換後，處於第40位，而通過逆置換，又將第40位換回到第1位，其逆置換規則如表8所示：
圖4為DES演算法加密原理圖：
DES演算法加密和解密過程採用相同的演算法，並採用相同的加密密鑰和解密密鑰，兩者的區別是：(1)、DES加密是從L0、R0到L15、R15進行變換，而解密時是從L15、R15到L0、R0進行變換的；(2)、加密時各輪的加密密鑰為K0K1…K15，而解密時各輪的解密密鑰為K15K14…K0；(3)、加密時密鑰循環左移，解密時密鑰循環右移。
DES加密過程分析：
(1)、首先要生成64位密鑰，這64位的密鑰經過「子密鑰演算法」換轉後，將得到總共16個子密鑰。將這些子密鑰標識為Kn(n=1,2,…,16)。這些子密鑰主要用於總共十六次的加密迭代過程中的加密工具。
(2)、其次要將明文信息按64位數據格式為一組，對所有明文信息進行分組處理。每一段的64位明文都要經過初試置換IP，置換的目的是將數據信息全部打亂重排。然後將打亂的數據分為左右兩塊，左邊一塊共32位為一組，標識為L0；右邊一塊也是32位為一組，標識為R0.
(3)、置換後的數據塊總共要進行總共十六次的加密迭代過程。加密迭代主要由加密函數f來實現。首先使用子密鑰K1對右邊32位的R0進行加密處理，得到的結果也是32位的；然後再將這個32位的結果數據與左邊32位的L0進行模2處理，從而再次得到一個32位的數據組。我們將最終得到的這個32位組數據，作為第二次加密迭代的L1，往後的每一次迭代過程都與上述過程相同。
(4)、在結束了最後一輪加密迭代之後，會產生一個64位的數據信息組，然後我們將這個64位數據信息組按原有的數據排列順序平均分為左右兩等分，然後將左右兩等分的部分進行位置調換，即原來左等分的數據整體位移至右側，而原來右等分的數據則整體位移至左側，這樣經過合並後的數據將再次經過逆初始置換IP^-1的計算，我們最終將得到一組64位的密文。
DES解密過程分析：DES的解密過程與它的加密過程是一樣的，這是由於DES演算法本身屬於對稱密碼體制演算法，其加密和解密的過程可以共用同一個過程和運算。
DES加密函數f：在DES演算法中，要將64位的明文順利加密輸出成64位的密文，而完成這項任務的核心部分就是加密函數f。加密函數f的主要作用是在第m次的加密迭代中使用子密鑰Km對Km-1進行加密操作。加密函數f在加密過程中總共需要運行16輪。
十六輪迭代演算法：它先將經過置換後的明文分成兩組，每組32位；同時密鑰也被分成了兩組，每組28位，兩組密鑰經過運算，再聯合成一個48位的密鑰，參與到明文加密的運算當中。S盒子，它由8個4*16的矩陣構成，每一行放著0到15的數據，順序各個不同，是由IBM公司設計好的。經過異或運算的明文，是一個48位的數據，在送入到S盒子的時候，被分成了8份，每份6位，每一份經過一個S盒子，經過運算後輸出為4位，即是一個0到15的數字的二進製表示形式。具體運算過程為，將輸入的6位中的第1位為第6位合並成一個二進制數，表示行號，其餘4位也合並成一個二進制數，表示列號。在當前S盒子中，以這個行號和列號為准，取出相應的數，並以二進制的形式表示，輸出，即得到4位的輸出，8個S盒子共計32位。
DES演算法優缺點：
(1)、產生密鑰簡單，但密鑰必須高度保密，因而難以做到一次一密；
(2)、DES的安全性依賴於密鑰的保密。攻擊破解DES演算法的一個主要方法是通過密鑰搜索，使用運算速度非常高的計算機通過排列組合枚舉的方式不斷嘗試各種可能的密鑰，直到破解為止。一般，DES演算法使用56位長的密鑰，通過簡單計算可知所有可能的密鑰數量最多是2^56個。隨著巨型計算機運算速度的不斷提高，DES演算法的安全性也將隨之下降，然而在一般的民用商業場合，DES的安全性仍是足夠可信賴的。
(3)、DES演算法加密解密速度比較快，密鑰比較短，加密效率很高但通信雙方都要保持密鑰的秘密性，為了安全還需要經常更換DES密鑰。
參考鏈接 ： https://blog.csdn.net/fengbingchun/article/details/42273257
⑨ 列置換加密法的加密過程，並舉例說明
例如明文為：endalen is bordered on the northwest by the municipalities of Alvdal and Tynset
1 選取密鑰，比如sample
2 sample按照字母排列順序定值，字母表排列在前的值小，如有相同字母，按左邊的為小。
sample定值順序為614532
3 按密鑰長度寫明文為如下（去掉空格），如不夠長，隨便添點數據：
endale
nisbor
deredo
ntheno
rthwes
tbythe
munici
paliti
esofAl
vdalan
dTynse
tabcde
4 按614532順序按列讀上邊的矩形，得到密文：
5 解密按反順序填寫矩形就可以了。