des算法实验指导

1、实验1 DES加密与解密算法的实现【实验目的】1、理解DES加密与解密的程序设计算法思想。2、编写DES加密与解密程序，实现对文件的加密与解密，加深对数据加密与解密的理解，掌握DES加密算法思想，提高网络安全的编程能力。【实验性质】综合与设计性实验【实验条件】 计算机一台【实验要求】本实验内容多，要求两次完成。实验2要求：读懂代码，修改其中循环移位的错误；如何判断是否修改正确，参考课堂上所讲举例内容，即输入密码为：，明文为：，而结果和教师课堂举例的运行结果一致则修改正确，否则要继续修改。实验3要求：自己添加些代码，得到明文加密一轮后的结果，即得到L1和R1。【实验导读】1、DES算法简介数据加

2、密标准DES（Data Encryption Standard）算法是一个分组加密算法，也是一个对称算法，加密和解密使用同一个算法，利用传统的换位、异或、置换等加密方法。DES算法以64位（8 byte）为分组对数据加密，其中有8位（第8、16、24、32、40、48、56和64位）用作奇偶校验位，另外的56位为真正的密钥，保密性依赖于密钥，加密和解密过程使用同一个密钥。2、加密过程设计DES首先对64位的明文数据分组进行操作，通过一个初始置换，将明文分组等分成左、右两半部分，然后进行16轮完全相同的运算，在每一轮运算中，对密钥位进行移位，再从56为密钥中选出48位；同时通过一个扩展置换将数据

3、的右半部分扩展成48位，再通过异或操作与计算得到的48位子密钥结合，并通过8个S盒将这48位替代成新的32位数据，再将其置换一次。然后，通过另一个异或运算，将运算函数f的输出与左半部分结合，其结果成为新的右半部分，旧的右半部分成为新的左半部分。将该操作重复16次，便实现了DES的16轮运算。经过16轮后，左、右半部分合在一起，最后再通过一个逆初始置换（初始置换的逆置换），这样就完成DES加密算法。DES加密算法的具体过程描述如下：1)、计算密钥KI对64位密钥而言，因为每个字节的第8位为校验位，故密钥由64位减至56位，而16个子密钥Ki（I值从1到16）是在DES算法中的每一轮运算中，从56

4、位密钥产生出的不同的48位子密钥。产生方式如下：首先进行密钥置换，使得密钥的各个位与原密钥位对应关系表如下表所示。接着把经过置换后的56为密钥等分成两部分，其中前28位记为 C0，后28位记为D0。然后从i=1开始，分别对Ci-1，Di-1做循环左移来生成Ci，Di。每次循环左移位数，这两部分分别循环左移1位或2位，如下表所示。然后串联Ci，Di，就可以得到一个56位数，对此数做下表所示的压缩置换以产生48位子密钥Ki。通过以上方法就可以计算出16个子密钥Ki（I值从1到16）。2)、加密数据块把要加密的数据块分成64位的数据块，不满64位的以适当的方式填补至64位。在第一轮运算之前，先对数据

5、块作初始置换IP（初始置换是简单的比特移位），即设有一个比特的信息块m=m1m2m64，（其中，mi=1，2，I=1，2，64），则IP（m）= m58 m50m7。初始置换如下表所示。再将置换后的数据块等分成两部分，前面32位记为L0，后面32位记为R0。然后运算函数f根据如表7-5所示的扩展置换（也叫E盒置换），把32位的输入扩展成48位，并与密钥Ki作异或运算，再把所得的48位分成8组，每组6位，使用一个数组来储存，设16位为B1，712位为B2，4348位为B8。下表是压缩置换每组分别通过S1，S2，S8盒输出，每个S盒是一个4行，16列的表。盒中的每一项都是一个4位数。取出B j 的

6、第1和第6位串联成一个2位数，记为m，是S盒里用来替换B j 的数所在的列数；取出B j 的第2至第5位串联成一个4位数，记为n，是S盒里用来替换B j 的数所在的行数。用S盒里的值S j mn替换B j 。例如：假设S6盒的输入B j 为（二进制），即m=11=3，对应S6盒的第3行，n=1001=9，对应S6盒的第9列。S6盒的第3行第9列的数是14（注意：行、列的记数从0开始），则S j mn值为1110，就代替输入B j （其值为）。S盒的6个输入确定了其对应的输出在哪一行哪一列。8个S盒如下表所示：8个数据块都进行S盒置换后，接着把B1至B8顺序串联起来得到一个32位数，对这个数作如

7、下表所示的P盒置换。P盒是用来对S盒运算后的32位输出进行置换，把每个输入位映射到输出位，最后产生32位输出。即若输入32位为Hi=r1r2r32,则P（Hi）=h16h7h20。将P盒置换后的结果与Li-1作异或运算，并把计算结果赋给Ri，把Ri-1的值赋给Li。循环执行，接着开始新一轮的运算，知道K16也被用到。然后把R16和L16顺序串联起来得到一个64位数。最后对这个数执行逆初始置换IP-1。逆初始置换是初始置换的逆过程，如下表所示。DES算法的加密过程描述至此完成，其流程如下图所示。设初始置换为IP，运算函数为f，16个子密钥为Ki，则DES加密过程表示如下：L0R0=IP（明文）L

8、i=Ri-1，Ri=Li-1f（Ri-1,Ki），其中，i =1,2,64密文=IP-1（R16L16）3)、解密程序设计DES解密和加密使用相同的算法，唯一的不同是密钥的次序相反，即只需要把16个密钥的顺序倒过来。若各轮加密的密钥分别是K1，K2，K3，K16，则解密的密钥为K16，K15，K14，K1。为各轮产生的密钥的算法也是循环的。密钥向右移动，每次移动的个数为：0，1，2，2，2，2，2，2，1，2，2，2，2，2，2，1。DES解密过程可用符号表示如下：R16L16=IP（密文）Ri-1=Li，Li-1= Rif（Ri-1,Ki），其中，i =1,2,64明文=IP-1（R0L0）

9、【实验内容】#include #include #include /*密钥置换选择表PC_1*/const char PC_156= 57, 49, 41, 33, 25, 17, 9, 1, 58, 50, 42, 34, 26, 18, 10, 2, 59, 51, 43, 35, 27, 19, 11, 3, 60, 52, 44, 36, 63, 55, 47, 39, 31, 23, 15, 7, 62, 54, 46, 38, 30, 22, 14, 6, 61, 53, 45, 37, 29, 21, 13, 5, 28, 20, 12, 4;/*左移循环表Left_loop*/

10、const char Left_loop16= 1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1;/*密钥置换选择表PC_2*/const char PC_248= 14, 17, 11, 24, 1, 5, 3, 28, 15, 6, 21, 10, 23, 19, 12, 4, 26, 8, 16, 7, 27, 20, 13, 2, 41, 52, 31, 37, 47, 55, 30, 40, 51, 45, 33, 48, 44, 49, 39, 56, 34, 53, 46, 42, 50, 36, 29, 32;/*数据初始变换表*/const char IP64=

11、 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;/*扩展表*/const char Exp48= 32, 1, 2, 3, 4, 5, 4, 5, 6,

12、7, 8, 9, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 28, 29, 30, 31, 32, 1;/*S_Box*/const static char S8416 = 14, 4, 13, 1, 2, 15, 11, 8, 3, 10, 6, 12, 5, 9, 0, 7, 0, 15, 7, 4, 14, 2, 13, 1, 10, 6, 12, 11, 9, 5, 3, 8, 4, 1, 14

13、, 8, 13, 6, 2, 11, 15, 12, 9, 7, 3, 10, 5, 0, 15, 12, 8, 2, 4, 9, 1, 7, 5, 11, 3, 14, 10, 0, 6, 13, 15, 1, 8, 14, 6, 11, 3, 4, 9, 7, 2, 13, 12, 0, 5, 10, 3, 13, 4, 7, 15, 2, 8, 14, 12, 0, 1, 10, 6, 9, 11, 5, 0, 14, 7, 11, 10, 4, 13, 1, 5, 8, 12, 6, 9, 3, 2, 15, 13, 8, 10, 1, 3, 15, 4, 2, 11, 6, 7, 1

14、2, 0, 5, 14, 9, 10, 0, 9, 14, 6, 3, 15, 5, 1, 13, 12, 7, 11, 4, 2, 8, 13, 7, 0, 9, 3, 4, 6, 10, 2, 8, 5, 14, 12, 11, 15, 1, 13, 6, 4, 9, 8, 15, 3, 0, 11, 1, 2, 12, 5, 10, 14, 7, 1, 10, 13, 0, 6, 9, 8, 7, 4, 15, 14, 3, 11, 5, 2, 12, 7, 13, 14, 3, 0, 6, 9, 10, 1, 2, 8, 5, 11, 12, 4, 15, 13, 8, 11, 5,

15、6, 15, 0, 3, 4, 7, 2, 12, 1, 10, 14, 9, 10, 6, 9, 0, 12, 11, 7, 13, 15, 1, 3, 14, 5, 2, 8, 4, 3, 15, 0, 6, 10, 1, 13, 8, 9, 4, 5, 11, 12, 7, 2, 14, 2, 12, 4, 1, 7, 10, 11, 6, 8, 5, 3, 15, 13, 0, 14, 9, 14, 11, 2, 12, 4, 7, 13, 1, 5, 0, 15, 10, 3, 9, 8, 6, 4, 2, 1, 11, 10, 13, 7, 8, 15, 9, 12, 5, 6,

16、3, 0, 14, 11, 8, 12, 7, 1, 14, 2, 13, 6, 15, 0, 9, 10, 4, 5, 3, 12, 1, 10, 15, 9, 2, 6, 8, 0, 13, 3, 4, 14, 7, 5, 11, 10, 15, 4, 2, 7, 12, 9, 5, 6, 1, 13, 14, 0, 11, 3, 8, 9, 14, 15, 5, 2, 8, 12, 3, 7, 0, 4, 10, 1, 13, 11, 6, 4, 3, 2, 12, 9, 5, 15, 10, 11, 14, 1, 7, 6, 0, 8, 13, 4, 11, 2, 14, 15, 0,

17、 8, 13, 3, 12, 9, 7, 5, 10, 6, 1, 13, 0, 11, 7, 4, 9, 1, 10, 14, 3, 5, 12, 2, 15, 8, 6, 1, 4, 11, 13, 12, 3, 7, 14, 10, 15, 6, 8, 0, 5, 9, 2, 6, 11, 13, 8, 1, 4, 10, 7, 9, 5, 0, 15, 14, 2, 3, 12, 13, 2, 8, 4, 6, 15, 11, 1, 10, 9, 3, 14, 5, 0, 12, 7, 1, 15, 13, 8, 10, 3, 7, 4, 12, 5, 6, 11, 0, 14, 9,

18、 2, 7, 11, 4, 1, 9, 12, 14, 2, 0, 6, 10, 13, 15, 3, 5, 8, 2, 1, 14, 7, 4, 10, 8, 13, 15, 12, 9, 0, 3, 5, 6, 11 ;/*把从S盒中得到的数据重新排列的表*/const char PP32= 16, 7, 20, 21, 29, 12, 28, 17, 1, 15, 23, 26, 5, 18, 31, 10, 2, 8, 24, 14, 32, 27, 3, 9, 19, 13, 30, 6, 22, 11, 4, 25; /*逆IP置换*/const char FP64= 40, 8,

19、 48, 16, 56, 24, 64, 32, 39, 7, 47, 15, 55, 23, 63, 31, 38, 6, 46, 14, 54, 22, 62, 30, 37, 5, 45, 13, 53, 21, 61, 29, 36, 4, 44, 12, 52, 20, 60, 28, 35, 3, 43, 11, 51, 19, 59, 27, 34, 2, 42, 10, 50, 18, 58, 26, 33, 1, 41, 9, 49, 17, 57, 25 ;/* 密钥定义*/static unsigned char DesKey8;static unsigned char

20、SubKey1648;static unsigned char tmp128;void trans_table(unsigned char * Out ,unsigned char * In , const char * Table , int len) int i; for(i=0;i!=len;i+) tmpi=InTablei-1; memcpy(Out , tmp , len);void Bytes_to_Bits(unsigned char * Out , const unsigned char * In , int len) int i; for(i=0;i!=len;i+) Ou

21、ti=(Ini3(i&7) & 1; void Bits_to_Bytes(unsigned char * Out , const unsigned char * In , int len) int i; memset(Out, 0,len3); for(i=0;i!=len;i+) Outi3 |= (Ini8) memcpy(DesKey,key,8); else memset(DesKey,0,8); memcpy(DesKey,key,i); unsigned char tk64; Bytes_to_Bits(tk,DesKey,64); trans_table(tk,tk,PC_1,

22、56); / char C2,D2; for(i=0;i!=16;i+) Rotate(&tk0,28,Left_loopi); Rotate(&tk28,28,Left_loopi); trans_table(SubKeyi,tk,PC_2,48); void S_func(unsigned char E48,unsigned char B32) int i,j,k; for(i=0;i!=8;i+,E+=6,B+=4) j=(E01)+E5; k=(E13)+(E22)+(E3=0;i-) F_func(L,SubKeyi,B); Xor(B,R,32); memcpy(R,L,32); memcpy(L,B,32); trans_table(tt,