DES加密解密Java实现

引言

在信息传输过程中，数据的安全性是一个非常重要的问题。为了保护数据的机密性，人们常常使用加密算法来对数据进行加密。DES（Data Encryption Standard）是一种常见的对称加密算法，它在数据传输和存储过程中得到广泛应用。本文将介绍DES加密解密算法的原理，并使用Java语言实现。

DES算法原理

DES算法是一种对称密钥加密算法，它使用相同的密钥进行加密和解密。DES算法的加密过程包括初始置换、16轮迭代加密和末尾置换三个步骤，解密过程与加密过程相反。

初始置换（Initial Permutation）

初始置换是DES算法的第一个步骤，其目的是将输入的明文进行重排。初始置换使用固定的置换表，将输入的64位明文分为左右两部分。

int[] IP = {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};

private long initialPermutation(long input) {
    long output = 0;
    for (int i = 0; i < 64; i++) {
        output |= ((input >> (64 - IP[i])) & 1) << (63 - i);
    }
    return output;
}

16轮迭代加密（16 Rounds of Iteration）

16轮迭代加密是DES算法的核心步骤，其目的是对初始置换后的输入进行进一步的混淆和置换。每一轮迭代包括4个步骤：扩展置换、异或运算、S盒置换和P盒置换。

扩展置换（Expansion Permutation）

扩展置换是对输入的右半部分进行扩展，并按照固定的置换表将其扩展为48位。

int[] E = {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};

private long expansionPermutation(long input) {
    long output = 0;
    for (int i = 0; i < 48; i++) {
        output |= ((input >> (32 - E[i])) & 1) << (47 - i);
    }
    return output;
}
异或运算（XOR Operation）

异或运算是对输入的扩展置换结果和子密钥进行位运算，其目的是引入密钥的信息。

private long xorOperation(long input, long subkey) {
    return input ^ subkey;
}
S盒置换（S-Box Substitution）

S盒置换是DES算法的核心部分之一，它将输入的48位分为8组，每组6位，经过S盒置换后，得到4位输出。

int[][][] SBOX = {
    {
        {14, 4,  13, 1,   2, 15, 11