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DES 学习笔记

1. 算法概览

  • 全称:Data Encryption Standard (数据加密标准)
  • 类型:对称加密(加密和解密使用同一个密钥)
  • 分组长度:64位 (8字节)
  • 密钥长度:64位 (实际有效位 56位,其余8位为奇偶校验位)
  • 结构:Feistel 网络结构 (16轮迭代)

2. 密钥生成 (Key Schedule)

这是 DES 的第一步,目的是从原始的 64 位密钥中生成 16 个 48 位的子密钥 ($K_1, K_2, …, K_{16}$)。

理论与代码对应详解

  1. PC-1 置换 (64位 -> 56位)

    • 理论:原始密钥是 64 位,但其中第 8, 16, 24… 等 8 个位是奇偶校验位,不参与加密。PC-1 表将这 8 位丢弃,并打乱剩余 56 位的顺序。

    • 代码实现

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      # 对应代码中的 generate_subkeys 函数
      # PC1_TABLE 只有 56 个索引,直接完成了"去校验位"和"乱序"两件事
      key_56 = permute(key_bin, PC1_TABLE) 
      
  2. 左右拆分

    • 理论:将 56 位分为前 28 位 ($C_0$) 和后 28 位 ($D_0$)。

    • 代码实现

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      c = key_56[:28]
      d = key_56[28:]
      
  3. 16轮循环左移 (Left Shift)

    • 理论:每一轮根据固定的规则左移 1 位或 2 位。这能保证每一轮的子密钥都不同。

    • 代码实现

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      # SHIFT_SCHEDULE 定义了每轮左移的位数
      # [1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1]
      shift = SHIFT_SCHEDULE[i]
      # 辅助函数 left_shift 实现切片拼接:data[n:] + data[:n]
      c = left_shift(c, shift) 
      d = left_shift(d, shift)
      
  4. PC-2 置换 (56位 -> 48位)

    • 理论:从移位后的 56 位 ($C_i + D_i$) 中选出 48 位,作为本轮的子密钥 $K_i$。

    • 代码实现

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      cd = c + d
      k = permute(cd, PC2_TABLE) # 再次利用通用置换函数,选出48位
      

3. 加密主流程 (Feistel 结构)

DES 的核心是 16 轮迭代,加上头尾的两个置换。

理论与代码对应详解

  1. 初始置换 (IP)

    • 理论:将 64 位明文按照 IP 表打乱。
    • 代码实现ip_data = permute(data_bin, IP_TABLE)
  2. 左右拆分

    • 理论:$L_0$ (前32位), $R_0$ (后32位)。
    • 代码实现l, r = ip_data[:32], ip_data[32:]
  3. 16 轮迭代 (Round Function)

    • 理论公式

      • $L_i = R_{i-1}$
      • $R_i = L_{i-1} \oplus f(R_{i-1}, K_i)$
    • 代码核心逻辑 (des_process 函数中):

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      for i in range(16):
          prev_l = l
          prev_r = r
      
          # 新的左边 = 旧的右边
          l = prev_r
      
          # 新的右边 = 旧的左边 XOR 轮函数结果
          # f_function 是核心复杂部分,见下文详解
          f_res = f_function(prev_r, subkeys[i], verbose)
          r = xor(prev_l, f_res)
      
  4. 32位互换与逆初始置换

    • 理论:标准 DES 在第 16 轮后,输出是 $R_{16}L_{16}$(注意不是 $L_{16}R_{16}$)。然后进行 $IP^{-1}$。

    • 代码实现

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      final_rl = r + l  # 注意这里是 r + l,实现了32位互换
      cipher_bin = permute(final_rl, IP_INV_TABLE)
      

💡 重点:解密过程

解密过程与加密完全相同,唯一的区别是子密钥的使用顺序相反 ($K_{16} \to K_1$)。

  • 代码实现

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    if mode == 'decrypt':
        subkeys = subkeys[::-1] # Python 列表切片反转
    

4. 核心:轮函数 $f(R, K)$

这是 DES 最复杂的部分,输入 32 位数据 $R$,与 48 位子密钥 $K$ 混合,输出 32 位结果。

理论与代码对应详解

  1. E 扩展置换 (Expansion)

    • 理论:将 32 位扩展为 48 位,让数据长度匹配子密钥。
    • 代码实现expanded_r = permute(right_data, E_BOX_TABLE)
  2. 密钥加 (XOR)

    • 理论:数据与子密钥进行异或运算。
    • 代码实现xored = xor(expanded_r, subkey)
  3. S 盒代换 (Substitution) —— 关键难点

    • 理论:将 48 位压缩回 32 位。48位被分为 8 组,每组 6 位。每组 6 位通过查表变成 4 位。

    • 代码细节详解

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      # 遍历 8 个 S盒
      for i in range(8):
          chunk = xored[i*6 : (i+1)*6] # 取出 6 位,例如 "101101"
      
          # 行号计算:取第1位和第6位 ("1...1" -> "11" -> 3)
          row = int(chunk[0] + chunk[5], 2)
      
          # 列号计算:取中间4位 ("0110" -> 6)
          col = int(chunk[1:5], 2)
      
          # 查表并转回 4位二进制字符串
          val = S_BOXES[i][row][col]
          s_box_output += format(val, '04b')
      
  4. P 盒置换 (Permutation)

    • 理论:将 S 盒输出的 32 位再次打乱,让某一位的变化能扩散到下一轮的更多位中。
    • 代码实现p_box_output = permute(s_box_output, P_BOX_TABLE)

5. 工程化处理:分组与填充

标准的 DES 只能处理 64 位 (8字节) 的数据块。如果明文长度不是 8 字节的整数倍,或者超过 8 字节,就需要进行填充 (Padding)分组模式 (Block Cipher Mode) 处理。

5.1 PKCS#5 填充

最常见的填充方式是 PKCS#5 (对于 8 字节分组也常称为 PKCS#7)。 规则:缺 $N$ 个字节,就填充 $N$ 个数值为 $N$ 的字节。

  • 如果刚好是 8 字节倍数,则填充 8 个 0x08
  • 数据 ABCDE (5字节),缺 3 字节 $\to$ 填充 3 个 0x03 $\to$ ABCDE\x03\x03\x03。数据刚好 8 字节 $\to$​ 填充 8 个 0x08 (增加一个完整块,以便解密时知道有填充)。

5.2 密钥处理

  • 过短:通常用 \0 补齐,或重复密钥。
  • 过长:直接截断取前 8 字节,或进行 Hash 运算 (如 MD5) 取前 8 字节。

5.3 ECB 模式 (Electronic Codebook)(电子密码本模式)

最简单的分组模式。将明文分成 8 字节的块,每块独立加密。

  • 优点:简单,可并行。
  • 缺点:相同的明文块会产生相同的密文块,容易被模式分析。

附:CBC (密码分组链接模式):更安全。当前明文块先与前一个密文块异或,再加密。

5.3 常见疑问:密钥过长怎么办?

很多初学者会有疑问:如果密钥长度超过 8 字节,是取前 8 字节,还是也进行分组?

答案是:标准 DES 密钥必须是 8 字节

  1. 截断 (Truncation)

    • 大多数简单的 DES 实现(包括本代码)如果收到长密钥,只会读取前 64 位(8字节)参与密钥生成(PC-1 置换只看前 64 位),后面的部分会被直接忽略
    • 不会出现“用密钥的第一组加密明文第一组,用密钥第二组加密明文第二组”的情况。密钥在整个通信过程中必须是固定的。
  2. 3DES (Triple DES)

    • 如果需要使用更长的密钥(如 16 字节或 24 字节)来提升安全性,标准做法是使用 3DES。
    • 3DES 实际上是运行三次 DES:$C = E_{K3}(D_{K2}(E_{K1}(P)))$。
  3. 工程实践

    • 在实际工程中,如果用户输入了一个长密码(Passphrase),通常会使用哈希函数(如 SHA-256)将其转换为固定长度的摘要,然后截取前 8 字节作为 DES 密钥。

6. 附录:完整 Python 实现代码

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import sys

# =============================================================================
# DES 算法常量定义 (标准表)
# =============================================================================

# 初始置换表 (IP)
IP_TABLE = [
    58, 50, 42, 34, 26, 18, 10, 2,
    60, 52, 44, 36, 28, 20, 12, 4,
    62, 54, 46, 38, 30, 22, 14, 6,
    64, 56, 48, 40, 32, 24, 16, 8,
    57, 49, 41, 33, 25, 17, 9, 1,
    59, 51, 43, 35, 27, 19, 11, 3,
    61, 53, 45, 37, 29, 21, 13, 5,
    63, 55, 47, 39, 31, 23, 15, 7
]

# 逆初始置换表 (IP^-1)
IP_INV_TABLE = [
    40, 8, 48, 16, 56, 24, 64, 32,
    39, 7, 47, 15, 55, 23, 63, 31,
    38, 6, 46, 14, 54, 22, 62, 30,
    37, 5, 45, 13, 53, 21, 61, 29,
    36, 4, 44, 12, 52, 20, 60, 28,
    35, 3, 43, 11, 51, 19, 59, 27,
    34, 2, 42, 10, 50, 18, 58, 26,
    33, 1, 41, 9, 49, 17, 57, 25
]

# 扩展置换表 (E-Box): 32位 -> 48位
E_BOX_TABLE = [
    32, 1, 2, 3, 4, 5,
    4, 5, 6, 7, 8, 9,
    8, 9, 10, 11, 12, 13,
    12, 13, 14, 15, 16, 17,
    16, 17, 18, 19, 20, 21,
    20, 21, 22, 23, 24, 25,
    24, 25, 26, 27, 28, 29,
    28, 29, 30, 31, 32, 1
]

# P盒置换表 (P-Box): 32位 -> 32位
P_BOX_TABLE = [
    16, 7, 20, 21,
    29, 12, 28, 17,
    1, 15, 23, 26,
    5, 18, 31, 10,
    2, 8, 24, 14,
    32, 27, 3, 9,
    19, 13, 30, 6,
    22, 11, 4, 25
]

# 密钥置换表 1 (PC-1): 64位 -> 56位 (去掉了校验位)
PC1_TABLE = [
    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
]

# 密钥置换表 2 (PC-2): 56位 -> 48位
PC2_TABLE = [
    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
]

# 密钥左移位数表 (每轮左移的位数)
SHIFT_SCHEDULE = [1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1]

# S盒 (S-Boxes): 8个 S盒,每个将 6位 映射为 4位
S_BOXES = [
    # S1
    [
        [14, 4, 13, 1, 2, 15, 11, 8, 3, 10, 6, 12, 5, 9, 0, 7],
        [0, 15, 7, 4, 14, 2, 13, 1, 10, 6, 12, 11, 9, 5, 3, 8],
        [4, 1, 14, 8, 13, 6, 2, 11, 15, 12, 9, 7, 3, 10, 5, 0],
        [15, 12, 8, 2, 4, 9, 1, 7, 5, 11, 3, 14, 10, 0, 6, 13]
    ],
    # S2
    [
        [15, 1, 8, 14, 6, 11, 3, 4, 9, 7, 2, 13, 12, 0, 5, 10],
        [3, 13, 4, 7, 15, 2, 8, 14, 12, 0, 1, 10, 6, 9, 11, 5],
        [0, 14, 7, 11, 10, 4, 13, 1, 5, 8, 12, 6, 9, 3, 2, 15],
        [13, 8, 10, 1, 3, 15, 4, 2, 11, 6, 7, 12, 0, 5, 14, 9]
    ],
    # S3
    [
        [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]
    ],
    # S4
    [
        [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]
    ],
    # S5
    [
        [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]
    ],
    # S6
    [
        [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]
    ],
    # S7
    [
        [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]
    ],
    # S8
    [
        [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]
    ]
]

# =============================================================================
# 辅助工具函数
# =============================================================================

def str_to_bin(text):
    """将字符串转换为二进制字符串 (每个字符8位)"""
    return ''.join(format(ord(c), '08b') for c in text)

def bin_to_str(binary):
    """将二进制字符串转换为 ASCII 字符串"""
    # 每8位一组
    chars = [binary[i:i+8] for i in range(0, len(binary), 8)]
    return ''.join(chr(int(c, 2)) for c in chars)

def hex_to_bin(hex_str):
    """将十六进制字符串转换为二进制字符串"""
    # 每个hex字符对应4位bin
    return ''.join(format(int(c, 16), '04b') for c in hex_str)

def bin_to_hex(binary):
    """将二进制字符串转换为十六进制字符串"""
    # 每4位一组
    hex_str = ""
    for i in range(0, len(binary), 4):
        chunk = binary[i:i+4]
        hex_str += format(int(chunk, 2), 'x').upper()
    return hex_str

def permute(data, table):
    """
    通用置换函数
    data: 输入的二进制字符串
    table: 置换表 (1-based index)
    """
    return ''.join(data[i - 1] for i in table)

def xor(a, b):
    """对两个等长的二进制字符串进行异或运算"""
    return ''.join('1' if x != y else '0' for x, y in zip(a, b))

def left_shift(data, n):
    """循环左移 n 位"""
    return data[n:] + data[:n]

# =============================================================================
# 填充与密钥处理 (新增)
# =============================================================================

def pkcs7_pad(text):
    """PKCS#7 填充: 将文本填充为 8 的倍数"""
    pad_len = 8 - (len(text) % 8)
    padding = chr(pad_len) * pad_len
    return text + padding

def pkcs7_unpad(text):
    """PKCS#7 去填充"""
    pad_len = ord(text[-1])
    return text[:-pad_len]

def process_key(key_str):
    """处理密钥: 确保是 8 字节"""
    # 如果太短,补 \0
    if len(key_str) < 8:
        return key_str.ljust(8, '\0')
    # 如果太长,截断 (实际应用中通常做 Hash)
    elif len(key_str) > 8:
        return key_str[:8]
    return key_str

# =============================================================================
# 核心逻辑函数
# =============================================================================

def generate_subkeys(key_bin, verbose=False):
    """
    生成 16 个 48 位的子密钥
    key_bin: 64位二进制密钥
    """
    if verbose:
        print(f"\n[密钥生成] 原始密钥 (64位): {key_bin}")

    # 1. PC-1 置换 (64位 -> 56位)
    key_56 = permute(key_bin, PC1_TABLE)
    if verbose:
        print(f"[密钥生成] PC-1置换后 (56位): {key_56}")

    # 分为左右两部分 C0, D0
    c = key_56[:28]
    d = key_56[28:]
    
    subkeys = []
    for i in range(16):
        # 2. 循环左移
        shift = SHIFT_SCHEDULE[i]
        c = left_shift(c, shift)
        d = left_shift(d, shift)
        
        # 合并
        cd = c + d
        
        # 3. PC-2 置换 (56位 -> 48位)
        k = permute(cd, PC2_TABLE)
        subkeys.append(k)
        
        if verbose:
            print(f"  Round {i+1:2d}: 左移 {shift} 位 -> 子密钥: {bin_to_hex(k)}")
            
    return subkeys

def f_function(right_data, subkey, verbose=False):
    """
    Feistel 轮函数 f(R, K)
    right_data: 32位
    subkey: 48位
    """
    # 1. 扩展置换 E (32 -> 48)
    expanded_r = permute(right_data, E_BOX_TABLE)
    
    # 2. 与子密钥异或
    xored = xor(expanded_r, subkey)
    
    # 3. S盒代换 (48 -> 32)
    # 将48位分为8组,每组6位
    s_box_output = ""
    for i in range(8):
        chunk = xored[i*6 : (i+1)*6]
        
        # 行号:第1位和第6位
        row = int(chunk[0] + chunk[5], 2)
        # 列号:第2,3,4,5位
        col = int(chunk[1:5], 2)
        
        # 查表
        val = S_BOXES[i][row][col]
        # 转为4位二进制
        s_box_output += format(val, '04b')
        
    # 4. P盒置换 (32 -> 32)
    p_box_output = permute(s_box_output, P_BOX_TABLE)
    
    return p_box_output

def des_process(data_bin, key_bin, mode='encrypt', verbose=True):
    """
    DES 核心处理流程 (加密/解密共用)
    data_bin: 64位数据
    key_bin: 64位密钥
    mode: 'encrypt' 或 'decrypt'
    """
    action_name = "加密" if mode == 'encrypt' else "解密"
    if verbose:
        print(f"\n{'='*20} 开始 DES {action_name} (单块) {'='*20}")
        print(f"输入数据 (Hex): {bin_to_hex(data_bin)}")
        print(f"密钥     (Hex): {bin_to_hex(key_bin)}")

    # 1. 生成子密钥
    subkeys = generate_subkeys(key_bin, verbose=verbose)
    
    # 如果是解密,子密钥顺序反转
    if mode == 'decrypt':
        subkeys = subkeys[::-1]
        if verbose:
            print(f"\n[注意] 解密模式:子密钥顺序已反转")

    # 2. 初始置换 IP
    ip_data = permute(data_bin, IP_TABLE)
    if verbose:
        print(f"\n[初始置换 IP] 结果: {bin_to_hex(ip_data)}")

    # 将数据分为左右两部分 L0, R0
    l = ip_data[:32]
    r = ip_data[32:]
    
    if verbose:
        print(f"初始 L0: {bin_to_hex(l)}")
        print(f"初始 R0: {bin_to_hex(r)}")
        print("-" * 60)

    # 3. 16轮迭代
    for i in range(16):
        prev_l = l
        prev_r = r
        
        # L(i) = R(i-1)
        l = prev_r
        
        # R(i) = L(i-1) XOR f(R(i-1), K(i))
        f_res = f_function(prev_r, subkeys[i], verbose)
        r = xor(prev_l, f_res)
        
        if verbose:
            print(f"Round {i+1:2d}:")
            print(f"  K{i+1 if mode=='encrypt' else 16-i}: {bin_to_hex(subkeys[i])}")
            print(f"  L{i+1}: {bin_to_hex(l)} (from old R)")
            print(f"  f(R,K): {bin_to_hex(f_res)}")
            print(f"  R{i+1}: {bin_to_hex(r)} (L XOR f)")

    # 4. 32位互换
    final_rl = r + l
    if verbose:
        print("-" * 60)
        print(f"[32位互换] 结果 (R16 L16): {bin_to_hex(final_rl)}")

    # 5. 逆初始置换 IP^-1
    cipher_bin = permute(final_rl, IP_INV_TABLE)
    
    if verbose:
        print(f"\n[{action_name}结果] (Hex): {bin_to_hex(cipher_bin)}")
        print(f"{'='*20} 结束 DES {action_name} {'='*20}\n")
    
    return cipher_bin

# =============================================================================
# 高级接口 (支持不定长数据)
# =============================================================================

def des_encrypt_ecb(text, key, verbose=False):
    """ECB 模式加密"""
    key = process_key(key)
    key_bin = str_to_bin(key)
    
    # 1. 填充
    text_padded = pkcs7_pad(text)
    print(f"原始长度: {len(text)}, 填充后长度: {len(text_padded)}")
    
    ciphertext_hex = ""
    
    # 2. 分组处理
    for i in range(0, len(text_padded), 8):
        block = text_padded[i:i+8]
        print(f"\n>>> 处理第 {i//8 + 1} 块: {block}")
        block_bin = str_to_bin(block)
        cipher_bin = des_process(block_bin, key_bin, mode='encrypt', verbose=verbose)
        ciphertext_hex += bin_to_hex(cipher_bin)
        
    return ciphertext_hex

def des_decrypt_ecb(hex_str, key, verbose=False):
    """ECB 模式解密"""
    key = process_key(key)
    key_bin = str_to_bin(key)
    
    plaintext = ""
    
    # 1. 分组处理
    for i in range(0, len(hex_str), 16):
        block_hex = hex_str[i:i+16]
        print(f"\n>>> 处理第 {i//16 + 1} 块 (Hex): {block_hex}")
        block_bin = hex_to_bin(block_hex)
        plain_bin = des_process(block_bin, key_bin, mode='decrypt', verbose=verbose)
        plaintext += bin_to_str(plain_bin)
        
    # 2. 去填充
    return pkcs7_unpad(plaintext)

# =============================================================================
# 用户接口
# =============================================================================

def main():
    # 示例:不定长数据和短密钥
    raw_key = "secret"  # 6字节 (不足8字节)
    raw_text = "hello fanshanng" # 15字节
    
    print(f"原始明文: {raw_text}")
    print(f"原始密钥: {raw_key}")
    
    # 1. 加密
    print("\n开始加密...")
    # verbose=False 避免打印太多细节,只看分组流程
    cipher_hex = des_encrypt_ecb(raw_text, raw_key, verbose=False)
    print(f"\n最终密文 (Hex): {cipher_hex}")
    
    # 2. 解密
    print("\n开始解密...")
    decrypted_text = des_decrypt_ecb(cipher_hex, raw_key, verbose=False)
    
    print(f"\n最终验证:")
    print(f"  原始明文: {raw_text}")
    print(f"  解密明文: {decrypted_text}")
    print(f"  匹配成功: {raw_text == decrypted_text}")

if __name__ == "__main__":
    main()

7. 附录:运行结果示例

注意:运行日志保留了加密过程,实际使用中可以通过设置verbose的值来显示/隐藏。

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481
482
原始明文: hello fanshanng
原始密钥: secret

开始加密...
原始长度: 15, 填充后长度: 16

>>> 处理第 1 块: hello fa

==================== 开始 DES 加密 (单块) ===================
=                                                            输入数据 (Hex): 68656C6C6F206661
密钥     (Hex): 7365637265740000

[密钥生成] 原始密钥 (64位): 011100110110010101100011011100100
1100101011101000000000000000000                              [密钥生成] PC-1置换后 (56位): 0000000000111111001111110010000
0110100110010000000001001                                      Round  1: 左移 1 位 -> 子密钥: A0BE86442211
  Round  2: 左移 1 位 -> 子密钥: E03606B08081
  Round  3: 左移 2 位 -> 子密钥: 609E74420607
  Round  4: 左移 2 位 -> 子密钥: C4F0721E2188
  Round  5: 左移 2 位 -> 子密钥: A6C772205141
  Round  6: 左移 2 位 -> 子密钥: EE530342A022
  Round  7: 左移 2 位 -> 子密钥: 2B9359E40D08
  Round  8: 左移 2 位 -> 子密钥: 0D50DB08125A
  Round  9: 左移 1 位 -> 子密钥: 1D43D8C80560
  Round 10: 左移 2 位 -> 子密钥: 16599908CA0C
  Round 11: 左移 2 位 -> 子密钥: 1F2945505490
  Round 12: 左移 2 位 -> 子密钥: 0B6C8D890029
  Round 13: 左移 2 位 -> 子密钥: 5925AC827A00
  Round 14: 左移 2 位 -> 子密钥: D08CA9300334
  Round 15: 左移 2 位 -> 子密钥: D1AA26910882
  Round 16: 左移 1 位 -> 子密钥: B0AE2E0123C4

[初始置换 IP] 结果: DF005E9200FF1D50
初始 L0: DF005E92
初始 R0: 00FF1D50
------------------------------------------------------------ 
Round  1:
  K1: A0BE86442211
  L1: 00FF1D50 (from old R)
  f(R,K): ED9BF922
  R1: 329BA7B0 (L XOR f)
Round  2:
  K2: E03606B08081
  L2: 329BA7B0 (from old R)
  f(R,K): E13F4440
  R2: E1C05910 (L XOR f)
Round  3:
  K3: 609E74420607
  L3: E1C05910 (from old R)
  f(R,K): F7D9E90A
  R3: C5424EBA (L XOR f)
Round  4:
  K4: C4F0721E2188
  L4: C5424EBA (from old R)
  f(R,K): 1057B4FD
  R4: F197EDED (L XOR f)
Round  5:
  K5: A6C772205141
  L5: F197EDED (from old R)
  f(R,K): 54E93256
  R5: 91AB7CEC (L XOR f)
Round  6:
  K6: EE530342A022
  L6: 91AB7CEC (from old R)
  f(R,K): 6448A9B5
  R6: 95DF4458 (L XOR f)
Round  7:
  K7: 2B9359E40D08
  L7: 95DF4458 (from old R)
  f(R,K): 7057F913
  R7: E1FC85FF (L XOR f)
Round  8:
  K8: 0D50DB08125A
  L8: E1FC85FF (from old R)
  f(R,K): 28EFD137
  R8: BD30956F (L XOR f)
Round  9:
  K9: 1D43D8C80560
  L9: BD30956F (from old R)
  f(R,K): 1887DA46
  R9: F97B5FB9 (L XOR f)
Round 10:
  K10: 16599908CA0C
  L10: F97B5FB9 (from old R)
  f(R,K): 7CBA0E4C
  R10: C18A9B23 (L XOR f)
Round 11:
  K11: 1F2945505490
  L11: C18A9B23 (from old R)
  f(R,K): D9AFC90B
  R11: 20D496B2 (L XOR f)
Round 12:
  K12: 0B6C8D890029
  L12: 20D496B2 (from old R)
  f(R,K): B31E0DF2
  R12: 729496D1 (L XOR f)
Round 13:
  K13: 5925AC827A00
  L13: 729496D1 (from old R)
  f(R,K): AF7A0F53
  R13: 8FAE99E1 (L XOR f)
Round 14:
  K14: D08CA9300334
  L14: 8FAE99E1 (from old R)
  f(R,K): D46C878B
  R14: A6F8115A (L XOR f)
Round 15:
  K15: D1AA26910882
  L15: A6F8115A (from old R)
  f(R,K): E5189084
  R15: 6AB60965 (L XOR f)
Round 16:
  K16: B0AE2E0123C4
  L16: 6AB60965 (from old R)
  f(R,K): 93045CD9
  R16: 35FC4D83 (L XOR f)
------------------------------------------------------------ 
[32位互换] 结果 (R16 L16): 35FC4D836AB60965

[加密结果] (Hex): 4FA1769C70F29631
==================== 结束 DES 加密 ====================      


>>> 处理第 2 块: nshanng

==================== 开始 DES 加密 (单块) ===================
=                                                            输入数据 (Hex): 6E7368616E6E6701
密钥     (Hex): 7365637265740000

[密钥生成] 原始密钥 (64位): 011100110110010101100011011100100
1100101011101000000000000000000                              [密钥生成] PC-1置换后 (56位): 0000000000111111001111110010000
0110100110010000000001001                                      Round  1: 左移 1 位 -> 子密钥: A0BE86442211
  Round  2: 左移 1 位 -> 子密钥: E03606B08081
  Round  3: 左移 2 位 -> 子密钥: 609E74420607
  Round  4: 左移 2 位 -> 子密钥: C4F0721E2188
  Round  5: 左移 2 位 -> 子密钥: A6C772205141
  Round  6: 左移 2 位 -> 子密钥: EE530342A022
  Round  7: 左移 2 位 -> 子密钥: 2B9359E40D08
  Round  8: 左移 2 位 -> 子密钥: 0D50DB08125A
  Round  9: 左移 1 位 -> 子密钥: 1D43D8C80560
  Round 10: 左移 2 位 -> 子密钥: 16599908CA0C
  Round 11: 左移 2 位 -> 子密钥: 1F2945505490
  Round 12: 左移 2 位 -> 子密钥: 0B6C8D890029
  Round 13: 左移 2 位 -> 子密钥: 5925AC827A00
  Round 14: 左移 2 位 -> 子密钥: D08CA9300334
  Round 15: 左移 2 位 -> 子密钥: D1AA26910882
  Round 16: 左移 1 位 -> 子密钥: B0AE2E0123C4

[初始置换 IP] 结果: 7F0271CA007F3573
初始 L0: 7F0271CA
初始 R0: 007F3573
------------------------------------------------------------ 
Round  1:
  K1: A0BE86442211
  L1: 007F3573 (from old R)
  f(R,K): E3311305
  R1: 9C3362CF (L XOR f)
Round  2:
  K2: E03606B08081
  L2: 9C3362CF (from old R)
  f(R,K): 12526FF1
  R2: 122D5A82 (L XOR f)
Round  3:
  K3: 609E74420607
  L3: 122D5A82 (from old R)
  f(R,K): 9A973D7F
  R3: 06A45FB0 (L XOR f)
Round  4:
  K4: C4F0721E2188
  L4: 06A45FB0 (from old R)
  f(R,K): 2D61EC83
  R4: 3F4CB601 (L XOR f)
Round  5:
  K5: A6C772205141
  L5: 3F4CB601 (from old R)
  f(R,K): FB826C35
  R5: FD263385 (L XOR f)
Round  6:
  K6: EE530342A022
  L6: FD263385 (from old R)
  f(R,K): B1C4E5B3
  R6: 8E8853B2 (L XOR f)
Round  7:
  K7: 2B9359E40D08
  L7: 8E8853B2 (from old R)
  f(R,K): 7B44D49F
  R7: 8662E71A (L XOR f)
Round  8:
  K8: 0D50DB08125A
  L8: 8662E71A (from old R)
  f(R,K): EB40BF7C
  R8: 65C8ECCE (L XOR f)
Round  9:
  K9: 1D43D8C80560
  L9: 65C8ECCE (from old R)
  f(R,K): 21455B31
  R9: A727BC2B (L XOR f)
Round 10:
  K10: 16599908CA0C
  L10: A727BC2B (from old R)
  f(R,K): C80AD43B
  R10: ADC238F5 (L XOR f)
Round 11:
  K11: 1F2945505490
  L11: ADC238F5 (from old R)
  f(R,K): C481D96D
  R11: 63A66546 (L XOR f)
Round 12:
  K12: 0B6C8D890029
  L12: 63A66546 (from old R)
  f(R,K): C9BB716D
  R12: 64794998 (L XOR f)
Round 13:
  K13: 5925AC827A00
  L13: 64794998 (from old R)
  f(R,K): 82D5154B
  R13: E173700D (L XOR f)
Round 14:
  K14: D08CA9300334
  L14: E173700D (from old R)
  f(R,K): DA486AA4
  R14: BE31233C (L XOR f)
Round 15:
  K15: D1AA26910882
  L15: BE31233C (from old R)
  f(R,K): 42C8DCE9
  R15: A3BBACE4 (L XOR f)
Round 16:
  K16: B0AE2E0123C4
  L16: A3BBACE4 (from old R)
  f(R,K): 920A0F2E
  R16: 2C3B2C12 (L XOR f)
------------------------------------------------------------ 
[32位互换] 结果 (R16 L16): 2C3B2C12A3BBACE4

[加密结果] (Hex): B0B14E7C31FE02AA
==================== 结束 DES 加密 ====================      


最终密文 (Hex): 4FA1769C70F29631B0B14E7C31FE02AA

开始解密...

>>> 处理第 1 块 (Hex): 4FA1769C70F29631

==================== 开始 DES 解密 (单块) ===================
=                                                            输入数据 (Hex): 4FA1769C70F29631
密钥     (Hex): 7365637265740000

[密钥生成] 原始密钥 (64位): 011100110110010101100011011100100
1100101011101000000000000000000                              [密钥生成] PC-1置换后 (56位): 0000000000111111001111110010000
0110100110010000000001001                                      Round  1: 左移 1 位 -> 子密钥: A0BE86442211
  Round  2: 左移 1 位 -> 子密钥: E03606B08081
  Round  3: 左移 2 位 -> 子密钥: 609E74420607
  Round  4: 左移 2 位 -> 子密钥: C4F0721E2188
  Round  5: 左移 2 位 -> 子密钥: A6C772205141
  Round  6: 左移 2 位 -> 子密钥: EE530342A022
  Round  7: 左移 2 位 -> 子密钥: 2B9359E40D08
  Round  8: 左移 2 位 -> 子密钥: 0D50DB08125A
  Round  9: 左移 1 位 -> 子密钥: 1D43D8C80560
  Round 10: 左移 2 位 -> 子密钥: 16599908CA0C
  Round 11: 左移 2 位 -> 子密钥: 1F2945505490
  Round 12: 左移 2 位 -> 子密钥: 0B6C8D890029
  Round 13: 左移 2 位 -> 子密钥: 5925AC827A00
  Round 14: 左移 2 位 -> 子密钥: D08CA9300334
  Round 15: 左移 2 位 -> 子密钥: D1AA26910882
  Round 16: 左移 1 位 -> 子密钥: B0AE2E0123C4

[注意] 解密模式:子密钥顺序已反转

[初始置换 IP] 结果: 35FC4D836AB60965
初始 L0: 35FC4D83
初始 R0: 6AB60965
------------------------------------------------------------ 
Round  1:
  K16: B0AE2E0123C4
  L1: 6AB60965 (from old R)
  f(R,K): 93045CD9
  R1: A6F8115A (L XOR f)
Round  2:
  K15: D1AA26910882
  L2: A6F8115A (from old R)
  f(R,K): E5189084
  R2: 8FAE99E1 (L XOR f)
Round  3:
  K14: D08CA9300334
  L3: 8FAE99E1 (from old R)
  f(R,K): D46C878B
  R3: 729496D1 (L XOR f)
Round  4:
  K13: 5925AC827A00
  L4: 729496D1 (from old R)
  f(R,K): AF7A0F53
  R4: 20D496B2 (L XOR f)
Round  5:
  K12: 0B6C8D890029
  L5: 20D496B2 (from old R)
  f(R,K): B31E0DF2
  R5: C18A9B23 (L XOR f)
Round  6:
  K11: 1F2945505490
  L6: C18A9B23 (from old R)
  f(R,K): D9AFC90B
  R6: F97B5FB9 (L XOR f)
Round  7:
  K10: 16599908CA0C
  L7: F97B5FB9 (from old R)
  f(R,K): 7CBA0E4C
  R7: BD30956F (L XOR f)
Round  8:
  K9: 1D43D8C80560
  L8: BD30956F (from old R)
  f(R,K): 1887DA46
  R8: E1FC85FF (L XOR f)
Round  9:
  K8: 0D50DB08125A
  L9: E1FC85FF (from old R)
  f(R,K): 28EFD137
  R9: 95DF4458 (L XOR f)
Round 10:
  K7: 2B9359E40D08
  L10: 95DF4458 (from old R)
  f(R,K): 7057F913
  R10: 91AB7CEC (L XOR f)
Round 11:
  K6: EE530342A022
  L11: 91AB7CEC (from old R)
  f(R,K): 6448A9B5
  R11: F197EDED (L XOR f)
Round 12:
  K5: A6C772205141
  L12: F197EDED (from old R)
  f(R,K): 54E93256
  R12: C5424EBA (L XOR f)
Round 13:
  K4: C4F0721E2188
  L13: C5424EBA (from old R)
  f(R,K): 1057B4FD
  R13: E1C05910 (L XOR f)
Round 14:
  K3: 609E74420607
  L14: E1C05910 (from old R)
  f(R,K): F7D9E90A
  R14: 329BA7B0 (L XOR f)
Round 15:
  K2: E03606B08081
  L15: 329BA7B0 (from old R)
  f(R,K): E13F4440
  R15: 00FF1D50 (L XOR f)
Round 16:
  K1: A0BE86442211
  L16: 00FF1D50 (from old R)
  f(R,K): ED9BF922
  R16: DF005E92 (L XOR f)
------------------------------------------------------------ 
[32位互换] 结果 (R16 L16): DF005E9200FF1D50

[解密结果] (Hex): 68656C6C6F206661
==================== 结束 DES 解密 ====================      


>>> 处理第 2 块 (Hex): B0B14E7C31FE02AA

==================== 开始 DES 解密 (单块) ===================
=                                                            输入数据 (Hex): B0B14E7C31FE02AA
密钥     (Hex): 7365637265740000

[密钥生成] 原始密钥 (64位): 011100110110010101100011011100100
1100101011101000000000000000000                              [密钥生成] PC-1置换后 (56位): 0000000000111111001111110010000
0110100110010000000001001                                      Round  1: 左移 1 位 -> 子密钥: A0BE86442211
  Round  2: 左移 1 位 -> 子密钥: E03606B08081
  Round  3: 左移 2 位 -> 子密钥: 609E74420607
  Round  4: 左移 2 位 -> 子密钥: C4F0721E2188
  Round  5: 左移 2 位 -> 子密钥: A6C772205141
  Round  6: 左移 2 位 -> 子密钥: EE530342A022
  Round  7: 左移 2 位 -> 子密钥: 2B9359E40D08
  Round  8: 左移 2 位 -> 子密钥: 0D50DB08125A
  Round  9: 左移 1 位 -> 子密钥: 1D43D8C80560
  Round 10: 左移 2 位 -> 子密钥: 16599908CA0C
  Round 11: 左移 2 位 -> 子密钥: 1F2945505490
  Round 12: 左移 2 位 -> 子密钥: 0B6C8D890029
  Round 13: 左移 2 位 -> 子密钥: 5925AC827A00
  Round 14: 左移 2 位 -> 子密钥: D08CA9300334
  Round 15: 左移 2 位 -> 子密钥: D1AA26910882
  Round 16: 左移 1 位 -> 子密钥: B0AE2E0123C4

[注意] 解密模式:子密钥顺序已反转

[初始置换 IP] 结果: 2C3B2C12A3BBACE4
初始 L0: 2C3B2C12
初始 R0: A3BBACE4
------------------------------------------------------------ 
Round  1:
  K16: B0AE2E0123C4
  L1: A3BBACE4 (from old R)
  f(R,K): 920A0F2E
  R1: BE31233C (L XOR f)
Round  2:
  K15: D1AA26910882
  L2: BE31233C (from old R)
  f(R,K): 42C8DCE9
  R2: E173700D (L XOR f)
Round  3:
  K14: D08CA9300334
  L3: E173700D (from old R)
  f(R,K): DA486AA4
  R3: 64794998 (L XOR f)
Round  4:
  K13: 5925AC827A00
  L4: 64794998 (from old R)
  f(R,K): 82D5154B
  R4: 63A66546 (L XOR f)
Round  5:
  K12: 0B6C8D890029
  L5: 63A66546 (from old R)
  f(R,K): C9BB716D
  R5: ADC238F5 (L XOR f)
Round  6:
  K11: 1F2945505490
  L6: ADC238F5 (from old R)
  f(R,K): C481D96D
  R6: A727BC2B (L XOR f)
Round  7:
  K10: 16599908CA0C
  L7: A727BC2B (from old R)
  f(R,K): C80AD43B
  R7: 65C8ECCE (L XOR f)
Round  8:
  K9: 1D43D8C80560
  L8: 65C8ECCE (from old R)
  f(R,K): 21455B31
  R8: 8662E71A (L XOR f)
Round  9:
  K8: 0D50DB08125A
  L9: 8662E71A (from old R)
  f(R,K): EB40BF7C
  R9: 8E8853B2 (L XOR f)
Round 10:
  K7: 2B9359E40D08
  L10: 8E8853B2 (from old R)
  f(R,K): 7B44D49F
  R10: FD263385 (L XOR f)
Round 11:
  K6: EE530342A022
  L11: FD263385 (from old R)
  f(R,K): B1C4E5B3
  R11: 3F4CB601 (L XOR f)
Round 12:
  K5: A6C772205141
  L12: 3F4CB601 (from old R)
  f(R,K): FB826C35
  R12: 06A45FB0 (L XOR f)
Round 13:
  K4: C4F0721E2188
  L13: 06A45FB0 (from old R)
  f(R,K): 2D61EC83
  R13: 122D5A82 (L XOR f)
Round 14:
  K3: 609E74420607
  L14: 122D5A82 (from old R)
  f(R,K): 9A973D7F
  R14: 9C3362CF (L XOR f)
Round 15:
  K2: E03606B08081
  L15: 9C3362CF (from old R)
  f(R,K): 12526FF1
  R15: 007F3573 (L XOR f)
Round 16:
  K1: A0BE86442211
  L16: 007F3573 (from old R)
  f(R,K): E3311305
  R16: 7F0271CA (L XOR f)
------------------------------------------------------------ 
[32位互换] 结果 (R16 L16): 7F0271CA007F3573

[解密结果] (Hex): 6E7368616E6E6701
==================== 结束 DES 解密 ====================      


最终验证:
  原始明文: hello fanshanng
  解密明文: hello fanshanng
  匹配成功: True
前途似海,来日方长。


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