Python(코드)에서 DES 암호화 및 복호화를 구현하는 방법 소개

이 글은 Python에서 DES 암호화 및 복호화를 구현하는 방법(코드)을 소개합니다. 필요한 친구들이 참고할 수 있기를 바랍니다.

DES(데이터 암호화 표준)는 64비트 블록 길이와 56비트 키 길이를 사용합니다. 64비트 입력을 사용하고 일련의 변환을 거쳐 64비트 출력을 얻습니다. 복호화에는 동일한 단계와 동일한 키가 사용됩니다. 유일한 차이점은 암호화 프로세스에서 키 순서가 반대라는 것입니다.

DES 암호화:

이 알고리즘의 입력은 암호화해야 하는 일반 텍스트와 암호화에 사용되는 키이며 둘 다 길이는 64비트입니다. 키의 8번째, 16번째, 24번째, 32번째, 40번째, 48번째, 56번째 및 64번째 비트는 패리티 비트입니다.

1. 일반 텍스트 처리

일반 텍스트를 프로그램으로 읽어서 바이너리 문자열로 변환

def inputText(filename):
    with open(filename,'r')as f:
        text = f.read()
    text = text.split('\n')
    text = [eval(x) for x in text]
    text = ['{:08b}'.format(x) for x in text]
    text = ''.join(text)
    
    return text

IP 교체 수행 일반 텍스트로 나누고 왼쪽 및 오른쪽 하위 문자열의 경우

def IP_Transposition(plaintext):
    LR = []
    for i in IP:
        LR.append(int(plaintext[i-1]))
    L = LR[:32]
    R = LR[32:]
    return L,R

2. 키 처리

키를 프로그램에 읽어서 이진 문자열 형식으로 저장합니다.

키에 대해 PC-1 순열을 수행하고 두 개의 하위 문자열로 나눕니다

#密钥置换
def Key_Transposition(key):
    CD = []
    for i in PC_1:
        CD.append(int(key[i-1]))
    C = CD[:28]
    D = CD[28:]
    return C,D

반복에 필요한 키를 생성하기 전에 키를 순열하고 압축해야 합니다

#密钥压缩
def Key_Compress(C,D):
    key = C+D
    new_key = []
    for i in PC_2:
        new_key.append(key[i-1])
    return new_key

Generate DES 반복의 각 라운드에 필요한 하위 키는 암호화 및 암호 해독에 직접 사용됩니다.

def generateKset(key):
    key = inputKey(key)
    C,D = Key_Transposition(key)
    K = []
    for i in LeftRotate:
        C = Key_LeftRotate(C,i)
        C = Key_LeftRotate(D,i)
        K.append(Key_Compress(C,D))
    return K

3, F function

각 변환 라운드에서 전체 프로세스는 다음 공식을 사용하여 사용할 수 있습니다. 의미:

$$ L_i = R_{i-1} $$

$$ R_i = L_{i-1}비고플러스 F(R_{i-1},K_i) $$

라운드 키 Ki는 48비트 길이이고 R은 32비트 길이입니다. 먼저, 이 48비트를 Ki와 XOR하여 결과를 생성합니다. 32비트 출력을 생성하는 대체 함수. 32비트 출력은 P 교체 후 L과 XOR되어 새로운 R

을 얻습니다. 교체 기능은 8개의 S 박스로 구성되며, 각 S 박스에는 6비트 입력과 4비트 출력이 있습니다. 각 S 박스에 대해 입력의 첫 번째와 마지막 비트는 2비트 이진수를 형성하며, 이는 S 박스에 있는 대체 값의 4행 중 하나를 선택하는 데 사용되며 중간 4비트는 선택에 사용됩니다. 16개의 열 중 하나입니다.

#明文R扩展为48位
def R_expand(R):
    new_R = []
    for i in E:
        new_R.append(R[i-1])
    return new_R

#将两列表元素异或
def xor(input1,input2):
    xor_result = []
    for i in range(0,len(input1)):
        xor_result.append(int(input1[i])^int(input2[i]))
    return xor_result

#将异或的结果进行S盒代替
def S_Substitution(xor_result):
    s_result = []
    for i in range(0,8):
        tmp = xor_result[i*6:i*6+5]
        row = tmp[0]*2+tmp[-1]
        col = tmp[1]*8+tmp[2]*4+tmp[3]*2+tmp[4]
        s_result.append('{:04b}'.format(S[i][row][col]))
    s_result = ''.join(s_result)
    return s_result
#F函数
def F(R,K):
    new_R = R_expand(R)
    R_Kxor= xor(new_R,K)
    s_result = S_Substitution(R_Kxor)
    p_result = P_Transposition(s_result)
    return p_result

#将S盒代替的结果进行P置换
def P_Transposition(s_result):
    p_result = []
    for i in P:
        p_result.append(int(s_result[i-1]))
    return p_result

4. 암호화 프로세스

DES 암호화에는 16회 반복이 필요하며 매번 마지막에 L과 R을 교환해야 합니다. 시간은 교환되지 않습니다 #🎜🎜 #

def DES_encrypt(filename,key,outputFile):
    #从文件中读取明文
    plaintext = inputText(filename)
    #将明文进行置换分离
    L,R = IP_Transposition(plaintext)
    #生成Kset
    K = generateKset(key)
    for i in range(0,15):
        oldR = R
        #F函数
        p_result = F(R,K[i])
        R = xor(L,p_result)
        L = oldR
    p_result = F(R,K[15])
    L = xor(L,p_result)
    #IP逆置换
    reversedP = IP_reverseTransp(L+R)
    #生成16进制表示的密文
    Cipher = generateHex(reversedP)
    #将密文写入outputFile文件
    writeFile(outputFile,Cipher)
    return Cipher

DES 암호 해독:

def DES_decrypt(filename,key,outputFile):
    #文件中读取密文
    Ciphertext = inputText(filename)
    #将密文进行置换分离
    L,R = IP_Transposition(Ciphertext)
    #生成Kset
    K = generateKset(key)
    for i in range(15,0,-1):
        oldR = R
        #F函数
        p_result = F(R,K[i])
        R = xor(L,p_result)
        L = oldR
    
    p_result = F(R,K[0])
    L = xor(L,p_result)
    reversedP = IP_reverseTransp(L+R)
    plaintext = generateHex(reversedP)
    writeFile(outputFile,plaintext)
    return plaintext

소스 코드 주소 https://github.com/SuQinghang...

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