DES數據加密算法在計算機數據通信中的應用探究

摘要：信息化時代的到來，為人們的工作與生活提供了極大的便利。計算機數據借助介質能夠實現網絡通信與傳輸，滿足人們對信息數據的需求。但近年來計算機通信中信息被破解、截取或偽造等事件頻發，信息資源保密工作備受關注，在這一背景下DES數據加密算法應運而生。文章介紹了DES數據加密算法的概念與優勢，分析了該算法的原理及實現過程，探究了其在計算機數據通信中的具體應用及優化，以期能夠為相關領域工作人員提供參考。

關鍵詞：計算機數據通信；DES數據加密算法；原理；優化；數據傳輸

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.07.045

中圖分類號：TP 309.7 " " " " " " " 文獻標志碼：A " " " " " " " 文章編碼：1672-7274（2023）07-0-03

Exploration on the Application of DES Data Encryption Algorithm

in Computer Data Communication

ZHAN Lihong

（Jinzhong Vocational and Technical College， Jinzhong 030600， China）

Abstract： The arrival of the information age has provided great convenience for people's work and life. Computer data can achieve network communication and transmission through media， meeting people's needs for information and data. However， in recent years， there have been frequent incidents of information being cracked， intercepted， or forged in computer communication， and the confidentiality of information resources has received much attention. In this context， DES data encryption algorithms have emerged. The article introduces the concept and advantages of DES data encryption algorithm， analyzes its principle and implementation process， explores its specific application and optimization in computer data communication， in order to provide reference for relevant field workers.

Key words： computer data communication; DES data encryption algorithm; principle; optimization; data transmission

DES數據加密算法具有操作簡單、可靠性強等優勢，將其應用于計算機數據通信中對于保障信息傳輸安全有著重要的意義。

1 " DES數據加密算法的概念與優勢

（1）數據保護功能。DES數據加密算法能夠完善數據，并對數據予以加密處理，高質量地對數據提供保護功能。若部分單位出現數據泄漏的情況，應及時采取措施予以數據保護，如舉報或安裝防火墻，在未察覺的狀態下，懲處惡意修改賬戶或數據的行為。

（2）防止DES數據被破譯。DES數據加密算法具有復雜性的特點，破解困難。要想破譯DES數據加密密碼，需要進行大量的計算與推測，周期長、花費高，因此該算法可在一定程度上避免數據被破譯，安全性高[1]。

（3）系統操作簡單。盡管DES數據加密算法具有一定的復雜性，但密碼系統未配備專門的密碼體系、管理機制，在具體應用中以加密密匙為基本核心，若需要對密碼進行破譯，需要在實際參考目標中輸入DES數據加密算法，經計算、管理，獲得關鍵性要素，進而破譯基本程序，獲得結果。

（4）可靠性與安全性。DES數據加密算法可靠性強、安全性高，該算法能夠反映出不同數據運算中存在的問題，防止程序數據的差錯，提升各個系統計算程序的嚴謹性與科學性。

2 " DES數據加密算法的原理與實現過程

2.1 DES數據加密算法的原理

DES數據加密算法是在Lucifer算法基礎上經過改進與優化形成的新的數據加密算法，其隸屬于分組加密算法的范疇，分組單位為64位，針對完成分組的數據采取加密保護措施，將數據采用明文的形式輸入，然后通過DES加密算法轉化為密文，密文由另一端輸出。DES加密算法從某種程度上又可以看作是對稱算法，數據的加密與解密均采用同一種算法，密匙56位，數據可自由選取[2]。通常可以利用密匙以提升數據保密性。在數據分組加密過程中，可應用數據置換法，以左、右兩部分對稱的形式對明文進行劃分，其長度均為32位，在密匙的作用下使得左、右部分數據結合，然后以逆置換的方式對數據進行加密，使得數據傳輸更為穩定、安全[3]。綜上可以將DES數據加密算法的流程總結為如下幾點：一是對明文進行排序、分組，完成初始化處理后，獲得長度為32的左、右兩部分數據。二是對數據予以迭代處理，獲得16次變換處理。三是經過逆置換處理使得數據對調，生成密文。DES數據加密算法的過程見圖1。

2.2 DES數據加密算法的實現過程

采用計算機C語言對DES數據加密算法進行編寫與設計，以保障DES數據加密算法的順利實現。在編寫DES數據加密算法過程中，需要用到如下兩個重要的函數：（1）voiddeskey（uchar*temp， ucharkey [16][8]），其為該算法系統中的子密匙，用密匙置換方法實現。（2）void des（uchar *plain，uchar key_6[16][8]，uchar mode，uchar *ciphertext），該函數可實現DES數據加密算法。通過輸入的明文進行16輪DES運算，輸出密文。函數處理時按照DES算法的流程，首先對輸入的數據按位提取存入數據緩存中，進行初始置換，然后進行16輪DES中，每一輪進行擴展置換，S盒代替和P盒置換，最后的結果進行末置換輸出的結果存入 ciphertext。在加密算法的編寫中，采用C語言代碼，具體如下：

密鑰生成

RPReplay_Final1630235839～2 - 12：11 undefined

DES數據加密方法

function encryptByDES（message， key） {

var keyHex = CryptoJS.enc.Utf8.parse（key）;

var encrypted = CryptoJS.DES.encrypt（message， keyHex， {

padding： CryptoJS.pad.Pkcs7

}）;

return encrypted.toString（）;

解密

String username = request.getParameter（\"username\"）;

//des解密后賬號

String desUserName=DESUtil.decryption（username， \"kEHrDooxWHCWtfeSxvDvgqZq\"）;

String password = request.getParameter（\"password\"）;

//des解密后密碼

String desPassword=DESUtil.decryption（password， \"kEHrDooxWHCWtfeSxvDvgqZq\"）;

DESUtil.java

3 " 計算機數據通信對DES數據加密算法的應用

3.1 計算機通信中DES數據加密算法的設計

在計算機通信中使用DES加密算法時，通常會涉及以下幾個步驟：①密鑰生成：首先，需要生成一個56位的密鑰。通常情況下，使用密碼學安全的偽隨機數生成器生成密鑰。②密鑰擴展：使用密鑰生成算法將56位的密鑰擴展為16個48位的子密鑰。每個子密鑰用于對應的輪函數。③數據分組：將待加密的數據按照64位一組進行分組。如果數據長度不是64位的倍數，可以使用填充方式將其補齊[4]。④初始置換：對每個64位數據塊進行初始置換（IP），將其順序打亂，增加加密的隨機性。⑤迭代加密：對每個64位數據塊進行16輪迭代加密。DES算法的優點是加密速度快、安全性較高。在具體應用中應結合不同的場景選擇相應的加密數據結構，對保密重點及難點內容進行分析，選取合理、科學的算法類型。DES數據加密對技術人員也有著較高的要求，應針對加密算法類型提前采取保障措施，在設計時應做好善后工作，及時發現潛在的風險，制定解決方案，保障加密系統的安全性與科學性。

3.2 基于DES算法的網絡數據加密

通常，完成對多節點數據故障的修復后，無法保證數據傳輸的安全性，DES算法則能夠對這一問題進行有效的解決，利用其加密優勢可制定網絡數據加密傳輸方案，其中有64個分組，在具體應用過程中需要平均分配數據塊，密匙長度為56位，代入16輪自循環系統中進行編碼[5]。引入DES算法能夠針對每次傳輸的數據進行3次加密處理，保障后續數據的傳輸安全性。設定三次加密密匙分別用KI、KII、KIII表示，明文用P表示，密文用C表示。可以用如下公式對上述各個要素的關系進行描述：

C=EKIII[DKII[EKI][P]]

DES算法流程包括密匙生成、加密與解密三個步驟。為確保該加密算法能夠具備更強的跨平臺性能，通常采用標準的C語言進行編譯。引入DES算法后，對網絡數據進行加密，生成Data，需要確保Data為64位。數據傳輸期間，需要實現針對發送端與接收端設定統一的密匙，采用該密匙在數據傳輸源點上完成傳輸數據的加密，再以密碼的形式在網絡環境當中將數據傳輸到終端，數據到達終端后，利用密匙對數據進行解密，此時發送端收到的是原始的明文。加密模塊的發送與接收，應按照傳輸雙方約定的協議解包處理數據，完成解包后獲得傳輸結果，以數據包的形式向上傳輸加密數據。網絡環境中可采用TCP/TP協議，防止數據傳輸過程中出現數據丟失、被破壞的情況。針對傳輸協議應用C語言進行重新編程，在windows上循環測試，確保傳輸效果良好，再應用于DES算法。DES算法加密功能實現原理見圖2。

3.3 多節點網絡數據自動傳輸

在實現數據的自動加密傳輸過程中，通過發送端用戶接口和接收端用戶接口實現對數據信號的統一處理，并按照如下內容完成對組網的部署。

（1）定位數據鏈路傳輸端口，計算信號強度，獲取信號在傳輸過程中攜帶的噪聲信息，將其作為額外傳輸信號，并將其作為依據，為信號傳輸頻率提供補償，防止數據泄漏[6]。

（2）在數據傳輸過程中，發送方接口與接收方接口應完成相對運動，多個節點相對運動情況用表示。式中，f為頻率補償數值；t傳輸節點遞進用時；fa為載波頻率；θ為傳輸信號方向與入射波間的夾角。相對運動的實現能夠促進數據傳輸安全性的提升，滿足信息傳輸的實效性需求。

3.4 DES數據加密算法的優化

DES數據加密算法的優化可以通過如下途徑實現：①硬件實現。由于DES算法的計算量較大，可以使用專門的硬件實現來加速加密過程。例如，可以使用FPGA等硬件來實現DES算法，提高加密速度。②軟件實現。使用一些優化技術來提高加密效率，如可以使用表格查找法來代替S盒代換操作，使用位運算來代替乘法和除法等操作。③密鑰管理：DES算法的密鑰長度較短，容易受到暴力破解攻擊。因此，在實際應用中，需要采用更加安全的密鑰管理方式，如使用更長的密鑰、定期更換密鑰等。④分組密碼模式。DES算法是一種分組密碼算法，對于長數據的加密，需要采用分組密碼模式。在實際應用中，可以選擇更加安全的分組密碼模式，如CBC模式、CTR模式等。

4 "結束語

綜上所述，信息資源安全管理與個人、企業發展及國家組織發展密切相關，DES數據加密算法能夠完成海量數據的加密與存儲，為信息資源提供安全保護作用，不僅節省了時間、簡化了工作流程與步驟，而且保障了信息安全，可適用于各類型網絡環境。在實際應用中，需要根據具體情況選擇合適的DES數據加密優化方式，完善DES數據加密，不斷更新密碼技術，為網絡信息傳輸提供安全、有利的環境。

參考文獻

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[3] 趙航，包西勇，薛瑋，等．高速公路智慧服務區物聯網智能節點數據加密研究[J]．智能建筑電氣技術，2022，16（1）：131-134，139.

[4] 吳小迪．基于區塊鏈的計算機通信網絡安全加密控制系統設計[J]．信息記錄材料，2022，23（11）：163-165.

[5] 曹士明，王宏志．網絡安全認證服務器防火墻數據存儲加密仿真[J]．計算機仿真，2022，39（12）：417-421.

[6] 隆峻，陳佐瓚．基于機器學習的通信網絡安全防護過程數據加密方法[J]．自動化技術與應用，2022，41（12）：81-85.