DES_加密解密算法的C实现--实验报告.doc

分组密码实验报告 DES算法的实现 DES简介 本世纪五十年代以来，密码学研究领域出现了最具代表性的两大成就。其中之一就是1971年美国学者塔奇曼（Tuchman）和麦耶（Meyer）根据信息论创始人香农（Shannon）提出的“多重加密有效性理论”创立的，后于1977年由美国国家标准局颁布的数据加密标准。 DES密码实际上是Lucifer密码的进一步发展。它是一种采用传统加密方法的区组密码。它的算法是对称的，既可用于加密又可用于解密。 美国国家标准局1973年开始研究除国防部外的其它部门的计算机系统的数据加密标准，于1973年5月15日和1974年8月27日先后两次向公众发出了征求加密算法的公告。加密算法要达到的目的通常称为DES密码算法要求主要为以下四点： 提供高质量的数据保护，防止数据未经授权的泄露和未被察觉的修改；具有相当高的复杂性，使得破译的开销超过可能获得的利益，同时又要便于理解和掌握DES密码体制的安全性应该不依赖于算法的必威体育官网网址，其安全性仅以加密密钥的必威体育官网网址为基础实现经济，运行有效，并且适用于多种完全不同的应用。 1977年1月，美国政府颁布：采纳IBM公司设计的方案作为非机密数据的正式数据加密标准（DES枣Data Encryption Standard）。 目前在这里，随着三金工程尤其是金卡工程的启动，DES算法在POS、ATM、磁卡及智能卡（IC卡）、加油站、高速公路收费站等领域被广泛应用，以此来实现关键数据的必威体育官网网址，如信用卡持卡人的PIN的加密传输，IC卡与POS间的双向认证、金融交易数据包的MAC校验等，均用到DES算法。 DES算法的入口参数有三个：Key、Data、Mode。其中Key为8个字节共64位，是DES算法的工作密钥；Data也为8个字节64位，是要被加密或被解密的数据；Mode为DES的工作方式，有两种：加密或解密。 DES算法是这样工作的：如Mode为加密，则用Key 去把数据Data进行加密， 生成Data的密码形式（64位）作为DES的输出结果；如Mode为解密，则用Key去把密码形式的数据Data解密，还原为Data的明码形式（64位）作为DES的输出结果。在通信网络的两端，双方约定一致的Key，在通信的源点用Key对核心数据进行DES加密，然后以密码形式在公共通信网（如电话网）中传输到通信网络的终点，数据到达目的地后，用同样的Key对密码数据进行解密，便再现了明码形式的核心数据。这样，便保证了核心数据（如PIN、MAC等）在公共通信网中传输的安全性和可靠性。 通过定期在通信网络的源端和目的端同时改用新的Key，便能更进一步提高数据的必威体育官网网址性，这正是现在金融交易网络的流行做法。 2. DES算法详述 （1）DES加密标准 现如今，依靠Internet的分布式计算能力，用穷举密钥有哪些信誉好的足球投注网站攻击方法破译已成为可能。数据加密标准DES已经达到它的信任终点。但是作为一种Feistel加密算法的例子仍然有讨论的价值。 DES是对二元数字分组加密的分组密码算法，分组长度为64比特。每64位明文加密成64位密文，没有数据压缩和扩展，密钥长度为56比特，若输入64比特，则第8，16，24，32，40，48，56，64为奇偶校验位，所以，实际密钥只有56位。DES算法完全公开，其必威体育官网网址性完全依赖密钥。 它的缺点就在于密钥太短。 设明文串m=m1m2…m64；密钥串k=k1k2…k64。 在后面的介绍中可以看到k8,k16,k24,k32,k40,k48,k56,k64实际上是不起作用的。 DES的加密过程可表示为： DES(m)= IP-1T16·T15…T2·T1·IP（m）. 下面是完全16轮DES算法框图： 图1 完全16轮DES算法 1 初始置换IP 初始置换是将输入的64位明文分为8个数组，每一组包括8位，按1至64编号。 IP的置换规则如下表： 表1 IP置换规则 58 50 42 34 26 18 10 2 60 52 44 36 28 20 12 4 62 54 46 38 30 22 14 6 64 56 48 40 32 24 16 8 57 49 41 33 25 17 9 1 59 51 43 35 27 19 11 3 61 53 45 37 29 21 13 5 63 55 47 39 31 23 15 7 即将输入的第58位换到第1位，第50位换到第2位……，依次类推，最后一位是原来的第7位。 2 IP-1是IP的逆置换 由于第1位经过初始置换后，已处于第40位。逆置换就是再将第40位换回到第1位。 逆置换规则如下表所示： 表2 IP-1置换 40 8 48 16 56 24 64 32 39 7 47 15