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网络与信息安全 Introduction to Network and Security ——DES 加密解密算法的C++实现 2011 年10 月 目录 一、DES算法的概述2 1、DES 简介2 2、DES算法原理2 3、DES算法简述3 3.1算法过程的具体分析4 3.2 具体示例分析7 二、DES算法的C++实现8 1、运行环境8 2、功能说明8 3、程序函数说明8 4、程序运行效果图19 三、小结21 1 一、DES算法的概述 1、DES 简介 DES是Data Encryption Standard （数据加密标准）的缩写。1974年，IBM 向NBS提交了由Tuchman博士领导的小组设计并经改造的Luciffer算法。NSA （美国国家安全局）组织专家对该算法进行了鉴定，使其成为DES的基础。 1975年NBS公布了这个算法，并说明要以它作为联邦信息加密标准，征求 各方意见。1976年，DES被采纳作为联邦标准，并授权在非机密的政府通信中使 用。DES在银行，金融界崭露头角，随后得到广泛应用。 几十年过去了，虽然DES 已不再作为数据加密标准，但它仍然值得研究和学 习。首先三重算法仍在Internet中广泛使用，如PGP和S/MIME 中都使用了三重 DES作为加密算法。其次，DES是历史上最为成功的一种分组密码算法，它的使 用时间之长，范围之大，是其它分组密码算法不能企及的，而DES的成功则归因 于其精巧的设计和结构。 2、DES算法原理 DES是一个对称分组密码，它使用56位密钥操作64位分组。DES 以64位分 组形式加密数据。算法的输入是64位分组的明文，算法的输出是64位分组的密 文，明文到密文经过了16轮一致的运算。通过剔除8个奇偶校验位，即忽略给 定64位密钥中的每一个第8位，从而得到密钥长度为56位。 与其他分组加密方案一样，加密函数使用了两个输入：要被加密的64位明文 和56位密钥。DES的基本构建是对明文分组的进行置换和替换的适宜组合 （16 次）。通过S-盒查表完成替换。除了以相反次序处理密钥次序表之外，加密和解 密使用了相同的算法。 明文分组X组首先按初始置换IP表进行置换，得到Xo IP(X) (Lo,Ro)。经 过 16轮的置换、XOR和替换之后，反向置换 IP^-1生成密文分组。如果使用 Xi (Li,Ri)表示第i轮加密结果，那么有： Li Ri-1 Ri Li-1⊕ f(Ri-1,Ki) DES的第i轮加密如图2-1所示。从加密公式中能够导出如下的解密过程： Ri-1 Li Li-1 Ri ⊕ f(Ri-1,Ki) Ri⊕f(Li,Ki) 2 Ri-1 Li-1 Ki f(Ri-1,Ki) Li Ri 图2-1 DES算法的第i轮过程 3、DES算法简述 DES 算法处理的数据对象是一组 64 比特的明文串。设该明文串为 m m1m2…m64 (mi 0或1)。明文串经过64 比特的密钥K来加密，最后生成长度 为64 比特的密文E。其加密算法过程如图3-1所示下： 图3-1算法加密流程图