Python代码实现DES加密的F函数
流程概述
DES（Data Encryption Standard）是一种常见的对称加密算法，其中的F函数是DES加密算法中的核心部分。F函数包括了一系列的置换、替代和异或等操作，用于对输入数据进行混合和扩散。本文将介绍如何使用Python实现DES加密的F函数，并给出每一步需要做什么。
F函数步骤
下面是DES加密的F函数的具体步骤：
| 步骤 | 描述 |
|---|---|
| 1 | 将输入的32位数据进行扩展置换，得到48位的数据 |
| 2 | 将扩展后的数据与密钥进行异或操作，得到48位的结果 |
| 3 | 将异或结果分成8个6位的数据块，每个数据块作为S-Box的输入 |
| 4 | 根据S-Box中的置换表，将6位的输入数据转换成4位的输出数据 |
| 5 | 将S-Box的输出数据进行合并，得到一个32位的数据 |
| 6 | 将合并后的数据进行置换，得到最终的32位结果 |
接下来，我们逐步介绍每一步需要做什么，并给出相应的Python代码及注释。
1. 扩展置换
def expansion_permutation(data):
# 定义扩展置换表
expansion_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]
# 对输入数据进行扩展置换
expanded_data = [data[expansion_table[i]-1] for i in range(48)]
return expanded_data
- 异或操作
def xor(data1, data2):
# 对两个数据进行异或操作
result = [data1[i] ^ data2[i] for i in range(len(data1))]
return result
- S-Box转换
def s_box(data):
# 定义S-Box的置换表
s_box_table = [
# 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
...
# S3, S4, S5, S6, S7, S8
]
# 将输入数据分成8个6位的数据块
data_blocks = [data[i:i+6] for i in range(0, len(data), 6)]
# 对每个数据块进行S-Box转换
result = []
for i in range(len(data_blocks)):
row = int(str(data_blocks[i][0]) + str(data_blocks[i][5]), 2)
col = int(''.join(map(str, data_blocks[i][1:5])), 2)
result += list(format(s_box_table[i][row
