zhong hongjun
2月4日, 2022
0程序结构框架。
C程序有三个入口参数，Data.Key和Mode。其中，Key有64个8字节，是DES算法的工作密钥；Data也有64个8字节，是要加密或解密的数据；Mode是工作模式；1点加密，0点解密。
首先，密钥Key通过密钥扩展算法获得16个子密钥，并将其存储在K[0]-K[15]中。然后判断Mode的值。如果Mode=0，则为解密。将子密钥数组k反置，即k[0]和k[15]交换。k[1]和k[14]交换，等等。
在获得16个子密钥后，对Data进行初始替换IP，然后将替换后的Data分为两部分，前32位为L，后32位为R。然后从i=0到i=14进行15轮循环，每个循环如下：L=R；R=LF（R，K[i]）。由于DES算法中的16轮迭代在最后一轮中没有左右交换，因此在循环外单独实现第16轮迭代，即在循环结束时进行L=L-F（R，K[i]）。
最后合并L.R获得64位输出结果，Mode=1时输出密文，Mode=0时输出明文。
详细说明程序的几个关键部件。
程序有几个关键部件，即子密钥的生成、IP的初始替换及其IP-1、F函数等。
1.生成子密钥。
在用户获得的64个密钥Key中，每8个是一组，每组第8个是验证位。在添加/解密过程中，验证位置是无用的。因此，首先将Key从减少到PC减少到56。具体实现过程如下：
将PC-1表存储在数组PC1中，缩减时只需循环K[i]=Key[PC1[i]]即可(56次)。
2.IP初始置换及其反置换IP-1。
初始置换IP-1相比，初始置换IP的实现相对简单，其方法类似于生成子密钥中的缩减变换PC-1和PC-2。IP和IP-1表也分别存储在数组IP和FP中。然后通过查询这两个数组来获取替换时输入的数据的对应位置。
3.F函数的实现。
F函数是DES算法的核心，DES算法的执行效率主要取决于F函数的设计实现，因此F函数的设计实现至关重要。
F函数的输入是DES算法迭代中的R(i)和子密钥k(i)，即程序中的R和k[i]。R是32比特数据，k[i]是48比特数据。该算法首先通过扩展变换E将R扩展到48比特。但在实际编程中并非如此，因为根据扩展变换E的特点，移位可以巧妙地用来达到扩展效果。在扩展变换E(m)=c中，E(m)下标与m下标的对应关系如表1所示。
转换前的32比特数据首先循环左转一位。然后，如果右转26位，移位后32比特数据的后6位是根据扩展转换获得的48比特数据的前6位；如果右转22位，移位后的后6位数据是根据扩展转换获得的48比特数据的第7至第12位；以此类推，右转18位获得第13至18位，等等。这样，共获得了6组和8组的数据。碰巧F函数必须通过8个S盒进行缩减和转换，因此48比特子密钥可以很容易地分为8组，并与R移位获得的8组数据进行按位和操作。然后通过8个S盒缩减和转换获得的8组数据。
最后，F函数通过P置换获得输出结果，具体实现过程如下：
将P置换表存储在数组p32中，然后将P置换的逆置换放入数组pbox中。将S盒存储在二维数组si中。然后，根据si中的数据特性，将P置换和s盒缩减并集成到数组pbox中的数据中，并将其写入数组sp过sp查询可以直接获得上述8组数据的输出结果。F函数定义如下：
