内容发布更新时间 : 2024/5/20 3:45:40星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
分组密码DES。 三、实验原理、方法和手段
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，则第为奇偶检验位，所以，实际密钥只有56位。DES算法完全公开，其保密性完全依赖密钥。
图3-1是DES全部16轮的加/解密结构图，其最上方的64比特输入分组数据，可能是明文，也可能是密文，视使用者要做加密或解密而定。而加密与解密的不同处，仅在于最右边的16个子密钥的使用顺序不同，加密的子密钥顺序为，而解密的子密钥顺序正好相反，为。
DES算法首先对输入的64位明文X进行一次初始置换IP（见图3-2），以打乱原来的次序。对置换侯的数据分成左右两半，左边记为，右边记为，对施行在子密钥控制下的变换，其结果记为,得到的32比特输出再与做逐位异或（XOR）运算，其结果成为下一轮的，则成为下一轮的。对，施行和，同样的过程得, ,如此循环16次，最后得,。再对64位数字,施行初始置换的逆置换(见图3-2)，既得密文Y。运算过程可用公式（3.1）简洁地表示如下：
, ,
(3.1)
注意，在16次加密后并未交换，，而直接将,作为的输入，这样做使得DES的解密和加密完全相同，在以上过程中只需输入密文并反序输入子密钥，最后获得的就是相应的明文。以上是对DES加解密过程得描述。我们把从到的变换过程称为一轮加密。
初始置换IP及其逆置换并没有密码学意义，因为X与IP（X）（或Y与（Y））的一一对应关系是已知的，如X德第58比特是IP（X）的第1比特，X的第50比特是IP（X）的第2比特等等。他们的作用在于打乱原来输入X的ASC2码字划分的关系，并将原来明文的第位（校验位）变成IP的输出地一个字节。
函数是整个DES加密法中最重要的部分，而其中的重点又在S-盒（Substitution Boxes）上。函数可记作，其中A为32位输入，J为48位输入，
i=1,2,…16.
在第i轮，，为由初始密钥（亦称种子密钥）导出的第i轮子密钥，输出为32比特。
图3-1 DES加/解密流程
IP
58，50，42，34，26，18，10，2， 图60，52，44，36，28，20，12，4， 3-2 初始置换IP及逆初始置换
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 26, 5, 的计算过程如下：
讲A经过一个选择扩展运算E（见图3-3）变为48位，记为E（A）。计算，对B施行代换S，此代换由8个代换盒组成，就是前面说过的S-盒。每个S-盒有6个输入，4个输出，将B依次分为8组，每组6位，记,其中Bj作为第j个S-盒的输入，的输出为，就是代换S的输出，所以代换S是一个48位输入，32位输出选择压缩运算，讲结果C再施行一个置换P（见图3-3），既得。其中在第i轮为。可用图3-3表示。
, E ,13, 16,17, 图3-3扩展运算E与置
换P
20,21, 24,25, 28,29, 32, 1, P 其中，扩展
运算E与置换P主要作用是增加算法的扩散效果，具体运算如图3-4所示。
S-盒是DES算法中唯一的非线性部件，当然也就是整个算法的安全性所在。它的设计原则与过程一直因为种种不为人知的因素所限，而未被公布出来。有些人甚至还大胆猜测，是否设计者故意在S-盒的设计上留下了一些陷门（Trapdoor），以便他们能轻易地破解出别人的密文，当然以上的臆测是否属实，迄今仍无法得知，不过有一点可以确定，那就是S-盒的设计的确相当神秘。
图3-4 f函数运算框图
每个S-盒是有6个输入，4个输出地变换，其变换规则为：取{0,1，…..，15}上的4个置换，即它的4个排列排成4行，得以4*16矩阵。若给定该S-盒的输入，其输出对应该矩阵第L行n列所对应的数的二进制表示。这里L的二进制表示为,n的二级制表示为,这样，每个S-盒可用一个4*16矩阵或数来表示。
密钥方案的计算：子密钥产生过程（图3-5）中的输入，为使用者所持有的64比特初始密钥。在加密或解密时，使用者先将初始密钥输入至子密钥产生流程中即可。首先经过密钥置换PC-1，讲初始密钥的8个奇偶校验位剔除掉，而留下真正的56比特初始密钥。接着并分两路为两个28比特的分组及，再分别经过一个循环左移函数，得到与，连成56比特数据，再依据密钥置换PC-2做重排动作便可输出子密钥，而至的产生方法，以此类推。其中需要注意的是：置换PC-1的输入为64比特，输出为56比特；而密钥置换PC-2的输入和输出分别为56和48比特。
图3-5子密钥的产生过程
对每个i，，计算,，,其中表示一个或两个位置的左循环移位，当i=时，移一个位置，当i=时，移两个位置。 四、实验组织运行要求
本实验采用集中授课形式，每个同学独立完成上述实验要求。 五、实验条件
每人一台计算机独立完成实验，有如下条件： （1）硬件：微机；
（2）软件：VC++6.0、VC++.Net 2005。 六、实验步骤
（1）将各函数编写完成；
（2）在主函数中调用各函数，实现加密和解密。 七、实验报告
实验报告主要包括实验目的、实验内容、实验原理、源程序及结果。 #include
void ip(int ora_bit[],int l[],int r[]);//ip置换 void swap(int key[],int c[],int d[]);//种密钥置换选择1 void move(int a[]);//循环左移 void move1(int a[]);//循环左移
void swap1(int k[],int c[],int d[] );//种密钥置换2 void yihuo32(int l[],int f[]);//feistel异或运算 void yihuo48(int a[],int k[]);
void s_box(int a[][6],int sbox[][4][16],int result[32]);//查询s盒 void p_swap(int result[]);//f函数中的置换p
void F(int r[],int k[],int result[],int sbox[][4][16]);//feistel F函数
void feistel(int l[],int r[],int k[],int sbox[][4][16]);//feistel void ip1(int fei_result[64],int ip1[64]);//ip逆置换 char ora[8],ora_key[8]; int ora_bit[64],key[64],k[48];
int l[32],r[32],c[28],d[28],fei_result[64],des[8]; int i,j,n;
int sbox[8][4][16]={ 1}; //s盒
printf(\请输入明文\gets(ora);//密码明文
for(i=0;i<8;i++)//将明文从字母转换成2进制
{
n=ora[i]; for(j=0;j<8;j++) {
if(n%2==0) {
ora_bit[i*8+j]=0; } else {
ora_bit[i*8+j]=1; }
n=n/2; } }
ip(ora_bit,l,r);//对转换成2进制的明文进行ip置换------所有返回值无问题
printf(\请输入8位字母种密钥\gets(ora_key);//手动输入种密钥
for(i=0;i<8;i++)//将种密钥从字母转换为2进制 {
n=ora_key[i]; for(j=0;j<8;j++) {
if(n%2==0) {
key[i*8+j]=0; } else