实验一数据加密算法-Read.doc

PAGE 实验一 数据加密算法 一、实验目的 通过本实验的学习，深刻理解DES加密标准，提高算法设计能力，为今后继续学习密码技术和数字签名奠定基础。 二、实验内容 根据DES加密标准，用C++设计编写符合DES算法思想的加、解密程序，能够实现对字符串和数组的加密和解密。 三、实验步骤 1. 在操作系统环境下启动VC++集成环境（Microsoft Visual C++ 6.0 ，其中6.0为版本号，也可为其它版本），则产生如图1所示界面。 图1 VC++ 集成环境界面 2. 选择“文件”菜单下的“新建”命令，出现如图2所示界面（不可直接按“新建”按钮，此按钮是新建一个文本文件）。此界面缺省标签是要为新程序设定工程项目，但编辑小的源程序也可以不建立项目，可以直接选择其左上角的“文件”标签，产生如图3所示界面。 3. 在图3所示的界面中左边选定文件类型为“C++ Source File”，右边填好文件名并选定文件存放目录，然后单击“确定”按钮，出现如图4所示编程界面，开始输入程序。 4. 输入完源程序后，按编译菜单下的编译命令，对源程序进行编译。系统将在下方 的窗口中显示编译信息。如果无此窗口，可按Alt + 2键或执行查看菜单下的输出命令。 如果编译后已无提示错误，则可按编译菜单下的构件命令来生成相应的可执行文件，随后可按编译菜单下的执行命令运行的程序。 图2 新建VC++工程项目界面 图3 新建VC++源程序文件界面 图4 VC++源程序编辑界面 DES算法的过程 1. 处理密钥： 1.1 从用户处获得64位密钥Key。(每第8位为校验位，为使密钥有正确的奇偶校验，每个字节要有奇数个“1”位。 1.2 处理过程: 1.2.1 对密钥实施变换，经过子密钥换位表PC-1的变换后，Key 的位数由64 位变成了56位。 1.2.2 把变换后的密钥等分成两部分，前28位记为C0，后28位记为D0。 1.2.3 计算子密钥(共16个)， 从i=1开始。 1.2.3.1 分别对Ci-1、Di-1作循环左移来生成Ci、Di(共16次)。 1.2.3.2 串联Ci、Di，得到一个56位数，然后对此数作子密钥换位表PC-2变换以产生48位子密钥Ki 。 1.2.3.3 按以上方法计算出16个子密钥。 2．对64位数据块的处理： 2．1 把数据分成64位的数据块，不够64位的以适当方式填补。 2．2 对数据块利用初始变换IP表作变换。 2．3 将变换后的数据块等分成前后两部分，前32位记为L0,后32位记为R0。 2．4 用16个子密钥对数据加密。 2．4．1 利用扩展置换E，将32位R(i-1)数据扩展成48位。 2．4．2 用E{R (i-1)}与子密钥K(i)作按位异或运算。 2．4．3 把所得的48位数分成8个6位数组。1-6位为Z1，7-12位为Z2,……43-48位为Z8。 2．4．4 从j=1开始，用S盒里的值替换Zj。S盒里的值为4位数，共8个S盒，输出32位数。 2．4．4．1 取出Z j的第1和第6位串联起来成一个2位数，记为m。m即是Sj盒里用来替换Z j的数所在的行数。 2．4．4．2 取出Z j的第2至第5位串联起来成一个4位数，记为n。n即是Sj盒里用来替换Z j的数所在的列数。2．4．4．3 用坐标（m,n）在S盒中查找出相应的值作为S盒的输出。 2．4．5 八个选择函数Sj(1≤j≤8)的输出拼接为32位二进制数据，把它作为P盒置换的输入，得到输出 2．4．6 把得到的结果与L（i-1）作异或运算。把计算结果賦给R（i）。 2．4．7 把R（i-1）的值賦给L（i），完成1轮乘积变换。 2．4．8 从2．4．1起循环执行16次，直到K(16)也被用到。 2．5 把R（16）和L（16） 顺序串联起来得到一个64位数。对这个数实施2．2变换的逆变换IP-1。 五．算法实现 （1）源程序： #ifndef _DES_ENCRYPT_DECRYPT #define _DES_ENCRYPT_DECRYPT  #define BYTE unsigned char #define LPBYTE BYTE* #define LPCBYTE const BYTE* #define BOOL int  class DES { public:  BOOL CDesEnter(LPCBYTE in, LPBYTE out, int datalen, const BYTE key[8], BOOL type);  BOOL CDesMac(LPCBYTE mac_data, LPBYTE mac_code, int datalen, const BYT