有参考！！！
一、实验目的与原理
1） 学习S-DES密码算法的原理
2） 掌握S-DES密码算法的实现
二、实验过程
1） 算法原理
Simplified DES方案，简称S-DES方案，是DES算法的简化版。它是一个供教学而非安全的加密算法，它与DES的特性和结构类似，但参数小。
加密算法涉及五个函数：
(1)初始置换IP(initial permutation)
(2)复合函数fk1，它是由密钥K确定的，具有置换和代换的运算。
(3)置换函数SW
(4)复合函数fk2
(5)初始置换IP的逆置换IP-1
2） 算法参数——S-DES所需的几个置换表
① P10={3,5,2,7,4,10,1,9,8,6}
② P8={6,3,7,4,8,5,10,9} 注意这个置换选择输入10位输出8位
③ P4={2,4,3,1}
④ IP={2,6,3,1,4,8,5,7}
⑤ IP-1={4,1,3,5,7,2,8,6}
⑥ EP={4,1,2,3,2,3,4,1} 注意这个是扩展置换,输入4位输出8位
⑦ 两个S盒：
S0:
{1,0,3,2}
{3,2,1,0}
{0,2,1,3}
{3,1,3,2}
S1:
{0,1,2,3}
{2,0,1,3}
{3,0,1,0}
{2,1,0,3}
3） 算法说明
若明文为： m=0001 0110， key选为(01111 11101)，给出加密过程和解密过程，并计算出密文和明文。
a）子密钥的生成
① 10位密钥key = 01111 11101
② 对key做P10置换（P10={3,5,2,7,4,10,1,9,8,6}）得到 11111 10011
③ 记左半(高位)的为Lk=11111,右半(低位)为Rk=10011
④ LS-1：Lk和Rk均循环左移1位,得到Lk=11111,Rk=00111
⑤ 对Lk和Rk组合得到的11111 00111做P8置换（P8={6,3,7,4,8,5,10,9}）选择,得到子密钥K1=0101 1111
⑥ LS-2：Lk和Rk均再次循环左移2位,得到Lk=11111,Rk=11100
⑦ P8：对Lk和Rk组合得到的11111 11100做P8置换选择,得到子密钥K2=1111 1100
以上,通过密钥得到了算法所需的子密钥。
b）加密过程
首先是初始置换
① 对明文m=0001 0110做IP置换（IP={2,6,3,1,4,8,5,7}）,得m’=0100 1001
接下来是标准的Feistel密码结构,共有两次循环。
第一次循环
② 记左半(高位)为Lm=0100,右半(低位)为Rm=1001
③ 对Rm做EP扩展置换（EP={4,1,2,3,2,3,4,1}）,得Rm’=1100 0011
④ Rm’与子密钥K1按位异或（K1=0101 1111）,得Rm’=1001 1100
⑤ Rm’左半1001（A1A2A3A4）进入S0盒替代选择得11（第4行A1A4 /第1列A2A3的数字3，再转成二进制11，A1A4中A1是数位高位）,右半1100进入S1盒替代选择的01（第3行10/第3列10的数字1）,组合后得Rm’=1101
⑥ 对Rm’做P4置换（P4={2,4,3,1}）,得Rm’=1101
⑦ Rm’与Lm按位异或,得Lm’=1001
⑧ Lm’与Rm(最开始的那个Rm)组合得到输出 1001(Lm’) 1001(Rm)
至此完成第一次循环。
⑨ 然后交换高低位,作为第二次循环的输入,即1001(Rm)1001(Lm’)作为输入
开始第二次循环
⑩ 记左半为Ln=1001,右半为Rn=1001
11 对Rn做EP扩展置换（EP={4,1,2,3,2,3,4,1}）,得Rn’=1100 0011
12 Rn’与子密钥K2按位异或（K2=1111 1100）,得Rn’=0011 1111
13 Rn’左半0011进入S0盒替代选择得10（第2行01/第2列01的数字2，再转成二进制10）,右半1111进入S1盒替代选择的11（第4行11/第4列11的数字3，再转成二进制11）,组合后得Rn’=1011
14 对Rn’做P4置换（P4={2,4,3,1}）,得Rn’=0111
15 Rn’与Ln按位异或,得Ln’=1110
16 Ln’与Rn(最开始的那个Rn)组合得到输出 1110(Ln’) 1001(Rn)
至此完成第二次循环
17 最后进行逆初始置换对上面的输出m’=1110 1001做IP-1置换得到密文m’=0111 0110.
OK,到这里就完成了将明文加密为密文,S-DES加密结束。
c）解密过程
解密过程与加密基本一致,就是密钥使用顺序是相反的,第一次循环使用K2第二次循环使用K1。
首先还是初始置换
① 对密文m=0111 0110做IP置换（IP={2,6,3,1,4,8,5,7}）,得m’=1110 1001
Feistel密码结构
第一次循环
② 记左半(高位)为Lm=1110,右半(低位)为Rm=1001
③ 对Rm做EP扩展置换（EP={4,1,2,3,2,3,4,1}）,得Rm’=1100 0011
④ Rm’与子密钥K2按位异或（K2=1111 1100）,得Rm’=0011 1111
⑤ Rm’左半0011进入S0盒替代选择得10（第2行01/第2列01的数字2，再转成二进制10）,右半1111进入S1盒替代选择的11（第4行11/第4列11的数字3，再转成二进制11）,组合后得Rm’=1011
⑥ 对Rm’做P4置换（P4={2,4,3,1}）,得Rm’=0111
⑦ Rm’与Lm按位异或,得Lm’=1001
⑧ Lm’与Rm(最开始的那个Rm)组合得到输出 1001(Lm’) 1001(Rm)
至此完成第一次循环。
⑨ 然后交换高低位,作为第二次循环的输入,即1001(Rm) 1001(Lm’)作为输入
开始第二次循环
⑩ 记左半为Ln=1001,右半为Rn=1001
11 对Rn做EP扩展置换（EP={4,1,2,3,2,3,4,1}）,得Rn’=1100 0011
12 Rn’与子密钥K1按位异或（K1=0101 1111）,得Rn’=1001 1100
13 Rn’左半1001进入S0盒替代选择得11（第4行11/第1列00的数字3，再转成二进制11）,右半1100进入S1盒替代选择的01（第3行10/第3列10的数字1）,组合后得Rn’=1101
14 对Rn’做P4置换（P4={2,4,3,1}）,得Rn’=1101
15 Rn’与Ln按位异或,得Ln’=0100
16 Ln’与Rn(最开始的那个Rn)组合得到输出0100(Ln’) 1001(Rn)
至此完成第二次循环。
17 最后进行逆初始置换
18 对上面的输出m’=0100 1001做IP-1置换（IP-1={4,1,3,5,7,2,8,6}）得到明文m’=0001 0110.
这样就完成的S-DES的解密。
输入:
第一行输入主密钥
第二行输入明文
输出
输出密文
输入样例1
1100011110
00101000
0111111101
00010110
输出样例1
10001010
01110110
代码：
import java.util.Scanner;
public class Main{
static int P4[] = new int[] { 2, 4, 3, 1 };
static int P8[] = new int[] { 6, 3, 7, 4, 8, 5, 10, 9 };
static int P10[] = new int[] { 3, 5, 2, 7, 4, 10, 1, 9, 8, 6 };
static int IP[] = new int[] { 2, 6, 3, 1, 4, 8, 5, 7 };
static int IP_1[] = new int[] { 4, 1, 3, 5, 7, 2, 8, 6 };
static int EP[] = new int[] { 4, 1, 2, 3, 2, 3, 4, 1 };
static int S1[][] = { { 1, 0, 3, 2 }, { 3, 2, 1, 0 }, { 0, 2, 1, 3 },
{ 3, 1, 3, 2 }, };
static int S2[][] = { { 0, 1, 2, 3 }, { 2, 0, 1, 3 }, { 3, 0, 1, 0 },
{ 2, 1, 0, 3 }, };
static int x1,x2=0;
//Px置换函数
static int fx1(int a, int b[], int c) {
int x = 0;
for (int i = 0; i < b.length; i++) {
x <<= 1;
x |= (a >> (c - b[i])) & 1;
}
//返回Px置换之后的结果
return x;
}
//传入参数之后调用
static int fx2(int a, int b) {
int l = (a >> 4) & 0xf;
int r = a & 0xf;
//调用函数进行EP置换
return ((l ^ EP(r, b)) << 4) | r;
}
//进行初始置换
static void DES(String key) {
//将字符串转换为int型之后再转换为二进制
int x = Integer.parseInt(key, 2);
//对输入的密钥进行P10置换
x = fx1(x, P10, 10);
//定义两个0变量
int lk,rk=0;
//左半位右半位移动
lk = (x >> 5) & 0x1f;
rk = x & 0x1f;
lk = ((lk & 0xf) << 1) | ((lk & 0x10) >> 4);
rk = ((rk & 0xf) << 1) | ((rk & 0x10) >> 4);
//将左半有伴移动后的结果结合进行P8置换
x1 = fx1((lk << 5) | rk, P8, 10);
//之后再次结合准备进行P8置换运算，得到子密钥
lk = ((lk & 0x07) << 2) | ((lk & 0x18) >> 3);
rk = ((rk & 0x07) << 2) | ((rk & 0x18) >> 3);
x2 = fx1((lk << 5) | rk, P8, 10);
}
//使用EP拓展置换
static int EP(int a, int b) {
int t,t0,t1,x1,x2,y1,y2;
//进行EP拓展运算
t= fx1(a, EP, 4) ^ b;
//分为左半部分和右半部分
t0 = (t >> 4) & 0xf; t1 = t & 0xf;
x1 = ((t0 & 0x8) >> 2) | (t0 & 1);
y1 = (t0 >> 1) & 0x3;
x2 = ((t1 & 0x8) >> 2) | (t1 & 1);
y2 = (t1 >> 1) & 0x3;
//左半部分和右半部分分别进入S1盒以及S2盒进行代替。
t0 = S1[x1][y1]; t1 = S2 [x2][y2];
//进行P4置换
t = fx1((t0 << 2) | t1, P4, 4);
return t;
}
public static void main(String[] args){
//明文、密文、密钥
String bigtext, smalltext, key;
Scanner scan = new Scanner(System.in);
while(scan.hasNext()) {
key = scan.next();
bigtext = scan.next();
DES(key);
//加密过程
int temp = Integer.parseInt(bigtext, 2);
//进行IP置换
temp = fx1(temp, IP, 8);
//调用函数，传入参数之后进行EP置换
temp = fx2(temp, x1);
//进行位移运算
temp=((temp & 0xf) << 4) | ((temp >> 4) & 0xf);
temp = fx2(temp, x2);
//进行IP_1置换得到密文准备输出
temp = fx1(temp, IP_1, 8);
//返回一个string
smalltext = Integer.toString(temp, 2);
//设定的DES解密范围为8位，输出的密文也设置为8位
if (smalltext.length() < 8) {
for (int i = 0; i < 8 - smalltext.length(); i++)
smalltext = "0" + smalltext;
}
//输出解析后的密文
System.out.println(smalltext);
}
}
}
