DES加密算法及Python实现

一、DES加密算法原理

DES加密算法是一种对称密钥的块加密算法，1976年成为美国联邦标准。其加密流程如下：

1. 密钥的生成：将64位密钥按照置换选择1表进行置换，得到56位的密钥，并分成左右两部分各28位。然后使用16个不同的演算法对密钥进行处理，生成16个48位子密钥。

2. 明文分组：将明文分成64位的块，对每个块进行加密。

3. 初始置换：对64位的明文按照初始置换表进行置换处理。

4. 加密运算：把置换后的明文块和第1个子密钥进行加密运算，得到一个64位的块。

5. 16轮迭代：将加密得到的块分成左右两部分各32位，分别作为下一轮的输入，重复上述运算直到第16轮。

6. 逆置换：通过逆置换表得到加密的输出。

虽然DES算法已经被认为不能满足现代密码学的安全要求，但在某些场景下仍被广泛使用。

二、DES加密算法Python实现

这里给出一个使用Python语言实现DES加密算法的例程，需要使用pycryptodome库进行支持。代码如下：

from Crypto.Cipher import DES

def des_encrypt(key, plaintext):
    key = key.encode('utf-8')
    plaintext = plaintext.encode('utf-8')
    
    # 填充明文
    length = 8 - (len(plaintext) % 8)
    plaintext += bytes([length]) * length
    
    # 初始化加密器
    cipher = DES.new(key, DES.MODE_ECB)
    
    # 加密
    ciphertext = cipher.encrypt(plaintext)
    
    return ciphertext

def des_decrypt(key, ciphertext):
    key = key.encode('utf-8')
    
    # 初始化解密器
    cipher = DES.new(key, DES.MODE_ECB)
    
    # 解密
    plaintext = cipher.decrypt(ciphertext)
    
    # 去除填充
    plaintext = plaintext[:-plaintext[-1]]
    
    return plaintext.decode('utf-8')

# 测试
key = 'abcdefgh'
plaintext = 'hello world!'
ciphertext = des_encrypt(key, plaintext)
print('加密结果：', ciphertext)
plaintext = des_decrypt(key, ciphertext)
print('解密结果：', plaintext)

以上代码中，使用DES.new()函数初始化加密器和解密器，并指定DES.MODE_ECB模式，表示采用ECB模式进行加密和解密操作。首先对明文进行按位填充，然后调用encrypt()和decrypt()函数实现加密和解密操作，最后去除填充并返回解密后的明文。