DES加密算法实现报告四川大学.doc

四 川 大 学 计 算 机 学 院 实 验 报 告 学号： 姓名： 班级： 第 试验 课程名称 信息安全课程设计 实验课时 2 实验项目 DES加密算法的实现 实验时间 2013.04.28 实验目的 加深对分组密码原理的理解 对经典DES加密算法加密过程的理解 实验环境 Windows 8 eclipse 实验内容（算法、程序、步骤和方法） 一 试验原理 DES的特点是：一个对称密钥体制，加密盒解密使用同一秘钥、同一算法，区别是：加密子密钥顺序：k1,k2,.....k16,解密子密钥顺序k16,k15,...k2,k1。它在具体算法中属于分组乘法密码，使用56位的密钥对64位的明文进行加解密，获取密文为64位。其中密钥总长度实际为64位，另外八位作为奇偶校验位。 1.1 DES算法描述 DES体制简化示意图如图1.1所示，整个过程由三个阶段来完成： 设m=m1m2.....m64为64位待加密明文，其中mi∈{0,1},1≤i≤64, DES先执行初始置换IP来对m进行换位处理：然后通过子密钥k1~k16进行16次乘积变换，即进行16次迭代处理； 最终经过逆初始值换IP -1 的处理，得到64位密文：C=c1c2c3.......c64, 图1.1 DES简化示意图 其中ci∈{0,1},1≤ i ≤ 64. 16轮迭代目的是使明文增加混乱性和扩散性。避免输出密文残留统计规律，使得破译者无法反向推算出密钥。 第一步：初始置换IP 初始置换IP如图1—2所示，主要用于对明文m中的各位进行换位，目的在于打乱明文m中各位的排列次序。经过初始置换后，m的映射为m→IP→m’ 。 初始置换IP 逆初始换位IP- 1 即m’ = m1’m2’m3’.....m64’=m58m50....m7 其中可以叙述为：m中第58位变为m’中第一位，m中的第50位变为m’中第二位.....m中的第7位变为m’中第64位。 第二步：DES迭代过程（乘积变换） DES第二步是将第一步得到的64位结果分为两半，L0 =m1,m2,....m32, R0=m33,m34....m64,其中16轮迭代过程如图3—3 图3—3（迭代过程） 设密钥k=k1k2k3....k64,ki∈{0,1},1≤ i ≤ 64。DES加密算法过程与密钥K一起作用的16轮乘积变换可以表示为： Li = R i-1 Ri = Li-1⊕f(Ri-1,Ki) I ≤ 1 ≤ 16 其中Li,RI长度均为32位。 L0 = m1’m2’m2’m3’......m32’ R0 = m33’m34’m35’.....m64’ 符号⊕为模2加，f为加密函数（如图3-2)，Ki是由密钥k分解产生并经变化后的一个48位的子密钥。整个16轮迭代过程简洁明了，既适用于加密算法也适用于解密算法。 第三步：逆初始置换IP -1 这是DES算法的随后一步，将比特串RL16应用初始置换IP的逆初始置换IP -1 处理后就获得密文C，即C = IP -1 （R16L16） = C1，C2，C3.....C64。 由于DES解密过程是一个加密过程的逆过程在此就不做过多解释 代码函数实现 1、明文与密钥的输入 首先8位ACSII字符的明文与密钥的输入，存放在mingwen[8]和miyao[8]中，然后将这些8位的ASCII字符转换成二进制的64位的明文和密钥，分别存放在mingwenB[64]和miyaoB[64]中,并将二进制的明文和密钥放在文件中 int str[8],i,j,ch,k; FILE *fp4；fp4=fopen(明文二进制.txt,w); k=0; for(i=0;i8;i++) { ch=mingwen[i]; for(j=0;j8;j++) { str[j]=ch%2; ch=ch/2; } for(j=7;j=0;j--) { mingwenB[k]=str[j]; k++; fprintf(fp4,%d,str[j]); } } 2、密钥的产生 1)、64位miyaoB[64]经过pc-1置换，生成56位的比特串。定义pc1_Table[56],存放在afterpc1[56]中。 for(i=0;i56;i++) afterp