DES加解密算法的python实现——文本读取与写入、中文加解密
实现效果如下：
实验前，1.txt内容如下，2.txt和3.txt均为空
试验后2.txt和3.txt内容如下：
实现代码如下：
#将字符转换为对应的Unicode码，中文用2个字节表示
def char2unicode_ascii(intext,length):
outtext=[]
for i in range(length):
outtext.append(ord(intext[i]))
return outtext#将Unicode码转为bit
def unicode2bit(intext,length):
outbit=[]
for i in range(length*16):
outbit.append((intext[int(i/16)]>>(i%16))&1)#一次左移一bit
return outbit#将8位ASCII码转为bit
def byte2bit(inchar,length):
outbit=[]
for i in range(length*8):
outbit.append((inchar[int(i/8)]>>(i%8))&1)#一次左移一bit
return outbit#将bit转为Unicode码
def bit2unicode(inbit,length):
out=[]
temp=0
for i in range(length):
temp=temp|(inbit[i]<<(i%16))
if i%16==15:
out.append(temp)
temp=0
return out#将bit转为ascii 码
def bit2byte(inbit,length):
out=[]
temp=0
for i in range(length):
temp=temp|(inbit[i]<<(i%8))
if i%8==7:
out.append(temp)
temp=0
return out#将unicode码转为字符（中文或英文）
def unicode2char(inbyte,length):
out=""
for i in range(length):
out=out+chr(inbyte[i])
return out#生成每一轮的key
def createKeys(inkeys):
keyResult=[]
asciikey=char2unicode_ascii(inkeys,len(inkeys))
keyinit=byte2bit(asciikey,len(asciikey))
# print("keyinit=",end='')
# print(keyinit) #初始化列表key0,key1
key0=[0 for i in range(56)]
key1=[0 for i in range(48)] #进行密码压缩置换1，将64位密码压缩为56位
for i in range(56):
key0[i]=keyinit[yasuo1_table[i]-1]
#进行16轮的密码生成
for i in range(16): #确定左移的次数
if (i==0 or i==1 or i==8 or i==15):
moveStep=1
else:
moveStep=2
#分两部分，每28bit位一部分，进行循环左移
for j in range(moveStep):
for k in range(8):
temp=key0[k*7]
for m in range(7*k,7*k+6):
key0[m]=key0[m+1]
key0[k*7+6]=temp
temp=key0[0]
for k in range(27):
key0[k]=key0[k+1]
key0[27]=temp
temp=key0[28]
for k in range(28,55):
key0[k]=key0[k+1]
key0[55]=temp
#对56位密钥进行压缩置换，压缩为48位
for k in range(48):
key1[k]=key0[yasuo2_table[k]-1]
keyResult.extend(key1)
return keyResult
def DES(text,key,optionType):
keyResult=createKeys(key)
finalTextOfBit=[0 for i in range(64)]
finalTextOfUnicode=[0 for i in range(4)]
# print(keyResult)
if optionType==0:#选择的操作类型为加密
tempText=[0 for i in range(64)]#用于临时盛放IP逆置换之前，将L部分和R部分合并成64位的结果
extendR=[0 for i in range(48)]#用于盛放R部分的扩展结果
unicodeText=char2unicode_ascii(text,len(text))
# print('unicodeText: ')
# print(unicodeText)
bitText=unicode2bit(unicodeText,len(unicodeText))
# print('bitText: ')
# print(bitText)
initTrans=[0 for i in range(64)]#初始化，用于存放IP置换后的结果
#进行初始IP置换
for i in range(64):
initTrans[i]=bitText[IP_table[i]-1]
#将64位明文分为左右两部分
L=[initTrans[i] for i in range(32)]
R=[initTrans[i] for i in range(32,64)]
#开始进行16轮运算
for i in range(16):
tempR=R #用于临时盛放R
#进行扩展，将32位扩展为48位
for j in range(48):
extendR[j]=R[extend_table[j]-1]
# print(len(keyResult))
keyi=[keyResult[j] for j in range(i*48,i*48+48)]
#与key值进行异或运算
XORResult=[0 for j in range(48)]
for j in range(48):
if keyi[j]!=extendR[j]:
XORResult[j]=1
SResult=[0 for k in range(32)]
#开始进行S盒替换
for k in range(8):
row=XORResult[k*6]*2+XORResult[k*6+5]
column=XORResult[k*6+1]*8+XORResult[k*6+2]*4+XORResult[k*6+3]*2+XORResult[k*6+4]
temp=S[k][row*16+column]
for m in range(4):
SResult[k*4+m]=(temp>>m)&1
PResult=[0 for k in range(32)]
#开始进行P盒置换
for k in range(32):
PResult[k]=SResult[P_table[k]-1]
#与L部分的数据进行异或
XORWithL=[0 for k in range(32)]
for k in range(32):
if L[k]!=PResult[k]:
XORWithL[k]=1
#将临时保存的R部分值，即tempR复制给L
L=tempR
R=XORWithL
#交换左右两部分
L,R=R,L
#-合并为一部分
tempText=L
tempText.extend(R)
#IP逆置换
for k in range(64):
finalTextOfBit[k]=tempText[_IP_table[k]-1]
finalTextOfUnicode=bit2byte(finalTextOfBit,len(finalTextOfBit))
# print(finalTextOfUnicode)
finalTextOfChar=unicode2char(finalTextOfUnicode,len(finalTextOfUnicode))
# print(finalTextOfChar)
return finalTextOfChar
else:#选择的操作类型为解密
tempText=[0 for i in range(64)]#用于临时盛放IP逆置换之前，将L部分和R部分合并成64位的结果
extendR=[0 for i in range(48)]#用于盛放R部分的扩展结果
unicodeText=char2unicode_ascii(text,len(text))
# print(unicodeText)
bitText=byte2bit(unicodeText,len(unicodeText))
# print(bitText)
initTrans=[0 for i in range(64)]#初始化，用于存放IP置换后的结果
#进行初始IP置换
for i in range(64):
initTrans[i]=bitText[IP_table[i]-1]
#将64位明文分为左右两部分
L=[initTrans[i] for i in range(32)]
R=[initTrans[i] for i in range(32,64)]
#开始16轮的循环
for i in range(15,-1,-1):
tempR=R #用于临时盛放R
#进行扩展，将32位扩展为48位
for j in range(48):
extendR[j]=R[extend_table[j]-1]
keyi=[keyResult[j] for j in range(i*48,i*48+48)]
#与key值进行异或运算
XORResult=[0 for j in range(48)]
for j in range(48):
if keyi[j]!=extendR[j]:
XORResult[j]=1
SResult=[0 for k in range(32)]
#开始进行S盒替换
for k in range(8):
row=XORResult[k*6]*2+XORResult[k*6+5]
column=XORResult[k*6+1]*8+XORResult[k*6+2]*4+XORResult[k*6+3]*2+XORResult[k*6+4]
temp=S[k][row*16+column]
for m in range(4):
SResult[k*4+m]=(temp>>m)&1
PResult=[0 for k in range(32)]
#开始进行P盒置换
for k in range(32):
PResult[k]=SResult[P_table[k]-1]
#与L部分的数据进行异或
XORWithL=[0 for k in range(32)]
for k in range(32):
if L[k]!=PResult[k]:
XORWithL[k]=1
#将临时保存的R部分值，即tempR复制给L
L=tempR
R=XORWithL
#交换左右两部分
L,R=R,L
#合并为一部分
tempText=L
tempText.extend(R)
#IP逆置换
for k in range(64):
finalTextOfBit[k]=tempText[_IP_table[k]-1]
finalTextOfUnicode=bit2unicode(finalTextOfBit,len(finalTextOfBit))
finalTextOfChar=unicode2char(finalTextOfUnicode,len(finalTextOfUnicode))
return finalTextOfChar
def main():
text=''
optionType=input("加密：0 解密：1 ")
while(not(optionType=='0' or optionType=='1')):
print("错误！")
optionType=input("加密：0 解密：1: ")
if optionType=='0':
print("即将打开待加密文件：1.txt")
f1=open('1.txt',encoding='utf-8')
text = f1.read()
f1.close()
else:
print("即将打开待解密文件：2.txt")
f2=open('2.txt',encoding='utf-8')
text=f2.read()
f2.close()
print("内容为: ")
print(text)
length=len(text)
Result=""
if optionType=='0':
f2=open('2.txt','w',encoding='utf-8')
#----------若输入文本的长度不是4的整数倍，即不是64字节的整数倍，用空格补全（此处为了加密中文，用的是unicode编码，即用16字节表示一个字符）-------
text=text+(length%4)*" "
length=len(text)
key=input("输入8位秘钥:\n")
while(len(key)!=8):
# print("wrong!! Enter the key(8 bits)")
key=input("请确定8位秘钥： \n")
print("加密后密文为：",end=" ")
for i in range(int(length/4)):
tempText=[text[j] for j in range(i*4,i*4+4)]
Result="".join([Result,DES(tempText,key,int(optionType))])
f2.write(Result)
f2.close()
print(Result)
print("并将其写入 2.txt")
if optionType=='1': #----------若输入文本的长度不是8的整数倍，即不是64字节的整数倍，用空格补全（此处解密出来的密文用的是每8bit转换为一个ascii码，所以生成的八位表示的字符）-------
f3=open('3.txt','w',encoding='utf-8')
length=len(text)
key=input("输入8位秘钥: \n")
while(len(key)!=8):
# print("wrong!! Enter the key(8 bits)")
key=input("请确定8位秘钥: \n")
print("解密后明文为：",end=" ")
for i in range(int(length/8)):
tempText=[text[j] for j in range(i*8,i*8+8)]
Result="".join([Result,DES(tempText,key,int(optionType))])
f3.write(Result)
f3.close()
print(Result)
print("并将其写入 3.txt")
#IP置换表
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IP_table
_IP_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,
]
#用于对数据进行扩展置换，将32位数据扩展为48bit
extend_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
P_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,
]
#S盒
S = [
[
0xe, 0x4, 0xd, 0x1, 0x2, 0xf, 0xb, 0x8, 0x3, 0xa, 0x6, 0xc, 0x5, 0x9, 0x0, 0x7,
0x0, 0xf, 0x7, 0x4, 0xe, 0x2, 0xd, 0x1, 0xa, 0x6, 0xc, 0xb, 0x9, 0x5, 0x3, 0x8,
0x4, 0x1, 0xe, 0x8, 0xd, 0x6, 0x2, 0xb, 0xf, 0xc, 0x9, 0x7, 0x3, 0xa, 0x5, 0x0,
0xf, 0xc, 0x8, 0x2, 0x4, 0x9, 0x1, 0x7, 0x5, 0xb, 0x3, 0xe, 0xa, 0x0, 0x6, 0xd,
],
[
0xf, 0x1, 0x8, 0xe, 0x6, 0xb, 0x3, 0x4, 0x9, 0x7, 0x2, 0xd, 0xc, 0x0, 0x5, 0xa,
0x3, 0xd, 0x4, 0x7, 0xf, 0x2, 0x8, 0xe, 0xc, 0x0, 0x1, 0xa, 0x6, 0x9, 0xb, 0x5,
0x0, 0xe, 0x7, 0xb, 0xa, 0x4, 0xd, 0x1, 0x5, 0x8, 0xc, 0x6, 0x9, 0x3, 0x2, 0xf,
0xd, 0x8, 0xa, 0x1, 0x3, 0xf, 0x4, 0x2, 0xb, 0x6, 0x7, 0xc, 0x0, 0x5, 0xe, 0x9,
],
[
0xa, 0x0, 0x9, 0xe, 0x6, 0x3, 0xf, 0x5, 0x1, 0xd, 0xc, 0x7, 0xb, 0x4, 0x2, 0x8,
0xd, 0x7, 0x0, 0x9, 0x3, 0x4, 0x6, 0xa, 0x2, 0x8, 0x5, 0xe, 0xc, 0xb, 0xf, 0x1,
0xd, 0x6, 0x4, 0x9, 0x8, 0xf, 0x3, 0x0, 0xb, 0x1, 0x2, 0xc, 0x5, 0xa, 0xe, 0x7,
0x1, 0xa, 0xd, 0x0, 0x6, 0x9, 0x8, 0x7, 0x4, 0xf, 0xe, 0x3, 0xb, 0x5, 0x2, 0xc,
],
[
0x7, 0xd, 0xe, 0x3, 0x0, 0x6, 0x9, 0xa, 0x1, 0x2, 0x8, 0x5, 0xb, 0xc, 0x4, 0xf,
0xd, 0x8, 0xb, 0x5, 0x6, 0xf, 0x0, 0x3, 0x4, 0x7, 0x2, 0xc, 0x1, 0xa, 0xe, 0x9,
0xa, 0x6, 0x9, 0x0, 0xc, 0xb, 0x7, 0xd, 0xf, 0x1, 0x3, 0xe, 0x5, 0x2, 0x8, 0x4,
0x3, 0xf, 0x0, 0x6, 0xa, 0x1, 0xd, 0x8, 0x9, 0x4, 0x5, 0xb, 0xc, 0x7, 0x2, 0xe,
],
[
0x2, 0xc, 0x4, 0x1, 0x7, 0xa, 0xb, 0x6, 0x8, 0x5, 0x3, 0xf, 0xd, 0x0, 0xe, 0x9,
0xe, 0xb, 0x2, 0xc, 0x4, 0x7, 0xd, 0x1, 0x5, 0x0, 0xf, 0xa, 0x3, 0x9, 0x8, 0x6,
0x4, 0x2, 0x1, 0xb, 0xa, 0xd, 0x7, 0x8, 0xf, 0x9, 0xc, 0x5, 0x6, 0x3, 0x0, 0xe,
0xb, 0x8, 0xc, 0x7, 0x1, 0xe, 0x2, 0xd, 0x6, 0xf, 0x0, 0x9, 0xa, 0x4, 0x5, 0x3,
],
[
0xc, 0x1, 0xa, 0xf, 0x9, 0x2, 0x6, 0x8, 0x0, 0xd, 0x3, 0x4, 0xe, 0x7, 0x5, 0xb,
0xa, 0xf, 0x4, 0x2, 0x7, 0xc, 0x9, 0x5, 0x6, 0x1, 0xd, 0xe, 0x0, 0xb, 0x3, 0x8,
0x9, 0xe, 0xf, 0x5, 0x2, 0x8, 0xc, 0x3, 0x7, 0x0, 0x4, 0xa, 0x1, 0xd, 0xb, 0x6,
0x4, 0x3, 0x2, 0xc, 0x9, 0x5, 0xf, 0xa, 0xb, 0xe, 0x1, 0x7, 0x6, 0x0, 0x8, 0xd,
],
[
0x4, 0xb, 0x2, 0xe, 0xf, 0x0, 0x8, 0xd, 0x3, 0xc, 0x9, 0x7, 0x5, 0xa, 0x6, 0x1,
0xd, 0x0, 0xb, 0x7, 0x4, 0x9, 0x1, 0xa, 0xe, 0x3, 0x5, 0xc, 0x2, 0xf, 0x8, 0x6,
0x1, 0x4, 0xb, 0xd, 0xc, 0x3, 0x7, 0xe, 0xa, 0xf, 0x6, 0x8, 0x0, 0x5, 0x9, 0x2,
0x6, 0xb, 0xd, 0x8, 0x1, 0x4, 0xa, 0x7, 0x9, 0x5, 0x0, 0xf, 0xe, 0x2, 0x3, 0xc,
],
[
0xd, 0x2, 0x8, 0x4, 0x6, 0xf, 0xb, 0x1, 0xa, 0x9, 0x3, 0xe, 0x5, 0x0, 0xc, 0x7,
0x1, 0xf, 0xd, 0x8, 0xa, 0x3, 0x7, 0x4, 0xc, 0x5, 0x6, 0xb, 0x0, 0xe, 0x9, 0x2,
0x7, 0xb, 0x4, 0x1, 0x9, 0xc, 0xe, 0x2, 0x0, 0x6, 0xa, 0xd, 0xf, 0x3, 0x5, 0x8,
0x2, 0x1, 0xe, 0x7, 0x4, 0xa, 0x8, 0xd, 0xf, 0xc, 0x9, 0x0, 0x3, 0x5, 0x6, 0xb,
],
]
#压缩置换表1，不考虑初始秘钥中的奇偶校验位（每个字节的第八位），将64位秘钥压缩至56位
yasuo1_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,
]
#压缩置换表2，将循环左移和右移的56bit秘钥压缩为48位
yasuo2_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,
]
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