S—DES算法实现的实验报告.doc

周胜安(200620109286) 计算机科学与工程研一（2）班 S-DES加密算法的JAVA实现 一、实验要求 (1)简述S-DES的加密算法的主要思想 (2)实现的主要步骤，及各个步骤的主要思想及示意图 (3)给出程序的分析，运行结果和程序的效率分析 (4)通过编程实现S-DES加密算法,了解DES加密的原理,也加深对现代对称密码的理解。 二、算法思想 ?加密算法的数学表示： 密文=IP-1fk2(SW(fk1(IP(明文))))) 其中K1=P8(移位(P10(密钥K))) K2=P8(移位(移位(P10(密钥K)))) ? 解密算法的数学表示： 明文=IP-1（fk1(SW(fk2(IP(密文))))) S-DES 加密方法示意图: S-DES算法涉及加密、密钥产生、解密三个部分。流程图（每个函数的算法见源代码） 三、算法流程框图、各模块说明 实验是用JAVA实现的 (1)密钥的产生 密钥产生的示意图: 密钥的产生算法涉及五个函数定义 初始置换P10 其中P10的定义为： P10(k1,k2,…,k10)=(k3,k5,k2,k7,k4,k10,k1,k9,k8,k6) (2)LS-1操作:对密钥的左右两组循环左移一位(密钥分成5位一组,共2组) (3)P8置换产生Key1。其中P8的定义为： P8(k1,k2,…,k10)=(k6,k3,k7,k4,k8,k5,k10,k9) (4)LS-2操作: :对密钥的左右两组循环左移两位. (5) P8置换产生Key2 (2) S-DES 的加密过程 示意图: 加密算法涉及五个函数： (1)初始置换IP(initial permutation)。其中P8的定义为： IP(k1,k2,…,k8)=(k2,k6,k3,k1,k4,k8,k5,k7) (2)复合函数fk，它是由密钥K确定的，具 有置换和代替的运算。 函数fk，是加密方案中的最重要部分，它可表示为： fk(L,R)=(L(F(R,SK),R)其中L，R为8位输入, 左右各为4位, F为从4位集到4位集的一个映射, 并不要求是1-1的。SK为子密钥。 对映射F来说： 首先输入是一个4-位数（n1,n2,n3,n4），第一步运算是扩张/置换（E/P）运算： E/P 4 1 2 3 2 3 4 1 事实上，它的直观表现形式为： n4 n1 n2 n3 n2 n3 n4 n1 8-bit子密钥：K1=(k11,k12,k13,k14,k15,k16,k17,k18),然后与E/P的结果作异或运算得： n4+k11 n1+k12 n2+k13 n3+k14 n2+k15 n3+k16 n4+k17 n1+k18 把它们重记为8位： P0,0 P0,1 P0,2 P0,3 P1,0 P1,1 P1,2 P1,3 上述第一行输入进S-盒S0，产生2-位的输出；第二行的4位输入进S盒S1，产生2-位的输出。 两个S盒按如下定义： S盒按下述规则运算： 将第1和第4的输入比特做为2- bit数，指示为S盒的一个行；将第2和第3的输入比特做为S盒的一个列。如此确定为S盒矩阵的（i,j）数。 例如：（P0,0, P0,3）=(00),并且(P0,1,P0,2)=(1 0) 确定了S0中的第0行2列（0，2）的系数为3，记为（1 1）输出。 由S0, S1输出4-bit经置换 P4 2 4 3 1 它的输出就是F函数的输出。 (3)转换函数SW:将输入的左4位与右4位交换 (4)初始置换IP的逆置换IP-1其中P8的定义为： P8(k1,k2,…,k8)=(k4,k1,k3,k5,k7,k2,k8,k6) 四、程序使用说明 (1)安装JDK 　　从http://J/下载jdk-1_5_0_04-windows-i586-p.exe 　　安装到指定路径，我选择D:\jdk1.5.0 　　配置环境变量： 　　Java_HOME: D:\jdk1.5.0 　　PATH: D:\jdk1.5.0\bin; 　　CLASSPATH: .;D:\jdk1.5.0\lib\tools.jar; D:\jdk1.5.0\jre\lib\rt.jar (2)将附件的 复制到硬盘中如D: (其中”SimpleDes.java”为原代码；“SimpleDes.class”为JAVA执行文件) (3)运行程