python实现DES算法加解密_python des加解密，2024年最新经验分享

先自我介绍一下，小编浙江大学毕业，去过华为、字节跳动等大厂，目前阿里P7

深知大多数程序员，想要提升技能，往往是自己摸索成长，但自己不成体系的自学效果低效又漫长，而且极易碰到天花板技术停滞不前！

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正文

[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 ],


[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],


[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],

[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],


[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],


[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],
1
2
3
4
5
6
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8
9
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30
31
32
33

]

#子秘钥生成 置换选择PC_1盒和PC_2盒

PC_1 = [57, 49, 41, 33, 25, 17,9,
1, 58, 50, 42, 34, 26, 18,
10, 2, 59, 51, 43, 35, 27,
19, 11, 3, 60, 52, 44, 36,
63, 55, 47, 39, 31, 23, 15,
7, 62, 54, 46, 38, 30, 22,
14, 6, 61, 53, 45, 37, 29,
21, 13, 5, 28, 20, 12, 4]

PC_2 = [14, 17, 11, 24, 1, 5, 3, 28,
15, 6, 21, 10, 23, 19, 12, 4,
26, 8, 16, 7, 27, 20, 13, 2,
41, 52, 31, 37, 47, 55, 30, 40,
51, 45, 33, 48, 44, 49, 39, 56,
34, 53, 46, 42, 50, 36, 29, 32]

#秘钥左移的位数
SHIFT = [1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1]

def read_file():
try:
f = open(r"des.txt",‘r’,encoding = ‘utf-8’)
mess = f.read()
f.close()
print(“文件读取成功”)
return mess
except IOError:
print(“文件读取失败”)

def write_file(message):
try:
os.remove(r"des.txt")
f = open(r"des.txt",‘w’,encoding = ‘utf-8’)
f.write(message)
f.close()
print(“文件写入成功”)
except IOError:
print(“文件写入失败”)

#在分组加解密的时候 我们再bit级上进行操作 ，这里将字符ascii转bit流
def str2bin(message):
# 字符串转2进制(bit流) 每个字符8个bit 不够补0
res = “”
for i in message:
tmp = bin(ord(i))[2:]
for j in range(0,8-len(tmp)):
tmp = ‘0’ + tmp
res += tmp
return res

#初始置换IP
def ip_change(bin_str):
#输入为64位明文消息 输出为经过初始置换IP的64位消息
res = “”
for i in IP_table:
res += bin_str[i-1]
return res

#逆初始置换Ip
def ip_re_change(bin_str):
#输入为经过合并的64位分组消息，输出为64位密文
res = “”
for i in IP_re_table:
res += bin_str[i-1]
return res

#循环左移操作
def left_turn(my_str,num):
# 左移 列表拼接
left_res = my_str[num:len(my_str)]
left_res = left_res + my_str[0:num]
return left_res

#密钥的PC-1置换
def change_key1(my_key):
res = “”
for i in PC_1:
res += my_key[i-1]
return res

#密钥的PC-2置换
def change_key2(my_key):
res = “”
for i in PC_2:
res += my_key[i-1]
return res

#E盒扩展置换 明文拓展
def e_str(bin_str):
#输入为32位的右分组消息，输出为48位的经过扩展置换的消息
res = “”
for i in E:
res += bin_str[i-1]
return res

#异或
def str_xor(str1,str2):
res = “”
for i in range(0,len(str1)):
xor_res = int(str1[i]) ^ int(str2[i]) #转int类型再异或
if xor_res == 1:
res += ‘1’
if xor_res == 0:
res += ‘0’
return res

#S盒非线性代换
def s_box(my_str):
# 异或运算结束后，我们需要将48bit缩减位32bit，分组使用S盒置换
res = “”
c = 0 # 第几个S盒 （S0-S7）
for i in range(0,len(my_str),6): # 6 * 8 6位一组，循环8次
now_str = my_str[i:i+6] # 第i个分组，切片
row = int(now_str[0]+now_str[5],2) #第一位和第六位行号
col = int(now_str[1:5],2) #第二为到第五位列号
num = bin(S[c][row * 16 + col])[2:] #一行16个元素 第 row * 16 +col个元素
for i in range(0,4-len(num)): #补全4位输出
num = ‘0’ + num
res += num
c += 1
return res

P盒线性置换

P盒将32位输入经过P盒置换后再与最初的L分组进行异或，然后左右换位进行下一轮f

def p_box(bin_str):
res = “”
for i in P:
res += bin_str[i-1]
return res

#16轮变换后，最后一轮不交换左右分组，直接合并比特流，得到加密后的56位比特

#将密文bit流转为密文字符
def bin2str(message):
res = “”
tmp = re.findall(r’.{8}',message) #八位一字符
for i in tmp:
res += chr(int(i,2)) #二进制字符串转十进制ascii 再转字符
return res

#F轮函数实现 16轮 先将明文32bit拓展为48bit，然后与子密钥Ki进行按位模加运算（即异或），得到的结果按每组6位分为8组，再经过S盒，从每6位中选择出4位，得到32比特，经过P盒置换后，得到最终的32位结果
‘’’
1、扩展置换
2、与轮密钥按位异或
2、经过S盒将每组从48bit缩短到32bit
3、经过P盒置换得到32bit
‘’’
def fun_f(bin_str,key): #32位R分组 和 轮密钥
first_output = e_str(bin_str) #扩展置换
second_output = str_xor(first_output,key) #和轮密钥按位异或
third_output = s_box(second_output) #经过S盒 每组6位缩减到4位（48bit缩减位32bit）
last_output = p_box(third_output) #经过p盒线性置换（换位）
return last_output

轮密钥生成 16轮

‘’’
1、初始置换选择PC-1
2、循环移位（左移）运算 移位次序表中第LS1,LS2,LS9,LS16次是循环左移1位变换，其他为循环左移2为变换
3、置换选择PC-2 最终选择出48bit子密钥
‘’’
def gen_key(key):
key_list = []
divide_output = change_key1(key)
key_C0 = divide_output[0:28] # 分为左右俩部分 每部分占28bit
key_D0 = divide_output[28:]
# 经过循环左移 i是左移位数
for i in SHIFT:
key_C = left_turn(key_C0,i) # 左半部分循环左移
key_D = left_turn(key_D0,i) # 右半部分左移
key_output = change_key2(key_C + key_D) # 经过PC-2盒置换选择出48位子秘钥
key_list.append(key_output)
return key_list

des加密

‘’’
1、初始置换
2、明文分L、R
3、轮函数加密 16轮 注意最后一次不用换位
4、左右部分合并
5、逆初始置换
6、返回并将密文写入文件
‘’’
def des_encrypto(bin_message,bin_key):
mes_ip_bin = ip_change(bin_message) # ip置换
key_lst = gen_key(bin_key) # 子秘钥生成
mes_left = mes_ip_bin[0:32] # 明文分组 L、R
mes_right = mes_ip_bin[32:]
for i in range(0,15): # 注意！！！ 第16次不用换位
mes_tmp = mes_right
f_result = fun_f(mes_tmp,key_lst[i]) # R组32位与子密钥经过F函数后
mes_right = str_xor(f_result,mes_left) # F函数后的结果与L组 进行异或 结果赋予R组
mes_left = mes_tmp # 原R组直接赋值给L组
f_result = fun_f(mes_right,key_lst[15]) # 最后一次不用换位
mes_fin_left = str_xor(mes_left,f_result)
mes_fin_right = mes_right
fin_message = ip_re_change(mes_fin_left + mes_fin_right) # 合并后 进行逆IP置换
return fin_message

最后

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