a)简介
DES全称为Data Encryption Standard，即数据加密标准，是一种使用密钥加密的块算法，1977年被美国联邦*的国家标准局确定为联邦资料处理标准（FIPS），并授权在非密级*通信中使用，随后该算法在国际上广泛流传开来。需要注意的是，在某些文献中，作为算法的DES称为数据加密算法（Data Encryption Algorithm,DEA），已与作为标准的DES区分开来。
b)算法流程
DES的整个操作可以分为三部分：
1）初始置换和逆初始置换
初始置换是在第一轮迭代之前进行的，目的是将原明文块的位进行换位。逆初始置换是初始置换的逆置换。数据块经过初始置换和逆初始置换后，可以恢复到原有的位置。初始置换和逆初始置换的置换表都是固定且公开的，这步操作主要目的是为了在硬件实现时，更容易的将明文和密文以字节的大小存放入DES芯片中。
2）轮函数
DES的轮函数有四部分组成：扩展置换(E盒)、密钥加、非线性代换(S盒)和线性置换(P盒)。
扩展置换，它将32位输入扩展为48位输出。扩展方法为：将48位输出按8行6列的次序排列，排列时，将输入位序号按32、1、2、…、31、32、1的次序依次排列，且上一行的最后两位依次在下一行的起始位置得到重用。
密钥加层的运算就是把E盒扩展输出的48位数据与48位字密钥进行逐位异或运算，输出48位数据。
非线性代换，利用S盒将E盒扩展生成的48位数据又重新压缩为32位数据。S盒实质是一个查表运算，8个S盒分别对应8个非线性的代换表，每个S盒的输入均为6位，输出为4位。再查表前，要将输入的48位数据分为8组，每组6位，然后分别进入8个S盒，进行运算。
S盒具体的查表方法：设S盒的6位输入为b1、b2、b3、b4、b5、b6。将b1、b6位组合为2位的二进制数，其相应的十进制数对应表的行号；b2、b3、b4和b5构成4位的二进制数，其相应的十进制数对应表的列号。
线性置换用来进行简单的位置置换，它按照给定的列表进行位置调换，不进行扩展和压缩。
3）密钥编排
DES的初始64位密钥通过置换选择PC-1，来得到有效的56位密钥。这56位密钥分为2个28位数据C0和D0。每轮生成字密钥的迭代中，Ci-1盒Di-1分别循环左移1位或2位，移位后的值作为下一轮的输入，同时，也作为置换选择PC-2的输入，通过置换选择PC-2产生一个48位的输入，即产生一个子密钥。
c)算法实现
置换：
图3.1.1 存表
图3.1.2 总置换
S盒：
图3.1.3 S盒压缩
异或：
图3.1.4 异或
F函数：
图3.1.5 F函数
类型转换：
图3.1.6 类型转换
子密钥生成：
图3.1.7 子密钥生成
加密：
图3.1.8 加密
解密：
图3.1.9 解密
d)算法验证
图3.1.10 des验证
e)算法分析
自从DES诞生，针对DES的讨论和攻击就没有停止，安全性主要包括四个方面:互补性、弱密钥、迭代轮数和密钥长度。
互补性： DES有补码的特性，明文和密钥都取补时，密文也取补。在选择明文攻击下，可以对明文的补用同一密钥加密，这样由DES互补性就可以得到密钥的补对明文的加密结果。当穷举搜索密钥时，若输出密文为正常明文加密结果，则加密密钥就是现在所用的密钥；若输出密文是明文用密钥补的加密结果，则加密密钥就是现在所用密钥的补。利用DES的互补性，可以使穷举搜索的工作量由256将为255，减少了一半，能极大地加快破解速度。
弱密钥： DES有四个弱密钥，使用它们作为子密钥，将使得DES加密两次后，数据仍为原来的数据，或者说是，加密和解密有同样的效果。还有12个半弱密钥，使用一个半弱密钥K1加密，相当于使用其对应的半弱密钥K2解密，会减少攻击工作量。因为弱密钥和半弱密钥的数量非常少，在实际使用时，可以检测事先检测一下密钥是否为弱密钥或半弱密钥，再使用，去避免不必要的风险。
迭代轮数： DES的迭代轮数为16轮，为什么是16轮呢？因为使用差分分析方法时，对于8轮迭代的DES，在个人计算机上只需要几分钟就可以破解。而当DES进行16轮迭代的时候，差分分析攻击就没有穷举攻击有效了。所以DES的迭代轮数不应当减少，过多又会降低效率，这才定为16轮迭代。
密钥长度：在DES刚诞生的时候，56位的有效密钥就被认为是不安全的，因为它是从112位削减过来的。但即便这样，以当时的计算机处理能力想要穷举搜索256的密钥量，是非常困难的。1977年，Diffie和Hellman设想了一种机器可以在1μs之内完成一次加密，使平均搜索时间降到10个小时，但机器的造价在当时是2000万美元，很不切实际。但随着计算机性能的不断提高，用穷举攻击来破解DES成为现实。1998年，一台25万美元的计算机在56小时内破解了DES，这个时间内，破译的密钥仍具有时效性，意味着DES已经不再安全。只得转向三重DES，来增大密钥长度，缓解密钥长度不足带来的安全问题。
f)实现难点
流程清楚但实现复杂步骤多，需要拆分实现的同时注意对接类型一致。