DES算法实验报告

DES算法实验报告

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一、实验环境

1．硬件配置：处理器（英特尔Pentium双核*************内存：2G）

2．使用软件：

⑴操作系统：Windows XP 专业版32位SP3(DirectX 9.0C)

⑵软件工具：Microsoft Visual C++ 6.0

二、实验涉及的相关概念或基本原理

1、加密原理

DES 使用一个 56 位的密钥以及附加的 8 位奇偶校验位，产生最大 64 位的分组大小。这是一个迭代的分组密码，使用称为 Feistel 的技术，其中将加密的文本块分成两半。使用子密钥对其中一半应用循环功能，然后将输出与另一半进行“异或”运算；接着交换这两半，这一过程会继续下去，但最后一个循环不交换。DES 使用 16 个循环，使用异或，置换，代换，移位操作四种基本运算。

三、实验内容

1、关键代码

⑴子密钥产生

⑵F函数以及加密16轮迭代

2、DES加密算法的描述及流程图

⑴子密钥产生

在DES算法中，每一轮迭代都要使用一个子密钥，子密钥是从用户输入的初始密钥产生的。K是长度为64位的比特串，其中56位是密钥，8位是奇偶校验位，分布在8，16，24，32，40，48，56，64比特位上，可在8位中检查单个错误。在密钥编排计算中只用56位，不包括这8位。子密钥生成大致分为：置换选择1（PC-1）、循环左移、置换选择2（PC-2）等变换，分别产生16个子密钥。

DES解密算法与加密算法是相同的，只是子密钥的使用次序相反。

⑵DES加密算法

DES密码算法采用Feistel密码的S-P网络结构，其特点是：加密和解密使用同一算法、

同一密钥、同一结构。区别是：16轮加密子密钥顺序为K1,K2,…,K16,解密子密钥顺序为

K16,K15,…,K1。其中密钥长度为64位，在具体算法中，只使用56位（另外8位为奇偶校验位）的密钥输入对64位的明文进行加解密运算，获取64位密文。

整个过程由三个阶段来完成：初始置换、乘积变换和逆初始置换。大致过程：设

m=m1m2…m64为64位输入明文，DES算法先执行初始置换IP对m的64位进行换位处理；然后通过子密钥K1~K16对明文进行16轮乘积变换，即进行16次迭代处理；最后经过逆初始置换的处理，得到64位密文c=c1c2…c64输出。16轮迭代目的是使明文增加混乱性和扩散性，避免输出密文残留统计规律，使破译者无法反向推算出密钥。

第一步：变换明文。对给定的64位的明文x.,首先通过一个置换IP表来重新排列x.,从而构造出64位的x0, x0=IP(x)=L0R0,其中L0表示x0的前32位，R0表示x0的后32位。

第二步：按照规则迭代。规则为：Li=Ri-1;Ri=Li⊕f(Ri-1, Ki) (i=1,2,3, (16)

经过第1步变换已经得到L0和R0的值，其中符号⊕表示数学运算“异或”，f表示一种置换，由s盒置换构成，Ki是一些由密钥编排函数产生的比特块。

第三步：对L16R16利用IP-1作逆置换。

⑶流程图

图1 DES算法一轮迭代的过程

DES加密算法的描述

3、实验结果

加密结果解密结果

图2 DES 加解密结果

四、实验总结分析

通过这次实验，我发现DES算法虽然并不复杂，但是真正实现起来，自己编程上还存在诸多不足，很多细微的知识点很容易就遗忘了，比如对与数组的应用也不是很扎实，数组下标和替换表之间存在1个位的偏差，如若没有理清逻辑关系，很容易出错，导致返工。通过这次DES加解密算法的实验，我对DES的原理有了更深刻的认识，对初始变换，F函数的扩展变换，S盒，P盒的混乱扩散效应有了更深的体会，经历了代码的编写后，我对DES 的16轮迭代的具体步骤，以及子密钥的产生更清晰明了，果然通过理论联系实际，才可以把零碎的知识点巩固加深。