网络信息安全实验报告

《网络信息安全》实验报告

【实验题目】：

数据加密标准DES算法的实现

【实验环境】：

Java/eclipse/Windows7

【预备内容】：

实验原理：

第一阶段：64位明文进行初始置换IP（initial permutation）

第二阶段：在密钥控制下16轮迭代

第三阶段：交换左右32比特

IP

第四阶段：初识逆置换1

详细如下：

第一阶段：置换规则如下矩阵，即将输入的第58位换到第一位，第

50位换到第2位，...，依此类推，最后一位是原来的第7

位。L0、R0则是换位输出后的两部分，L0是输出的左

32位，R0 是右32位，例：设置换前的输入值為

D1D2D3......D64，则经过初始置换后的结果為：

L0=D550...D8；R0=D57D49 (7)

第二阶段：

第一部分：变换密钥

取得64位的密钥，每个第8位作为奇偶校验

位，舍弃64位密钥中的奇偶校验位，根据下

表PC-1进行密钥变换得到56位的密钥。将变

换后的密钥分为两个部分，开始的28位称为

C0，最后的28位成为D0。

然后同时将C0、D0循环左移1位形成C1、

D1。

C1D1经过PC-2从56位中选出48位输出，

即为K1。

循环左移LSi（i=1,2,……,16）分别是：1 1 2

2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1

C1、D1分别循环左移LS2位，再合并，经过

PC-2，生成子密钥K2。

依次类推直至K16形成。

第二部分：加密数据

将32位的RI-1按下表（E）扩展为48位的

EI-1：

异或Ei-1和Ki，即E[i-1] XOR K[i]，将异或后的结果分为8个6位长的部分，第1位到第6位称为B1，第7位到第12位称为B2，依此类推，第43位到第48位称为B8。

接着按Sj表对应变换所有的Bj(j=1,2,……,8)，将Bj的第1位和第6位组合为一个2位长度的变量m作为在Sj中的行号、将Bj的第2位到第5位组合，作为一个4位长度的变量n作为在S[J]中的列号。用Sjmn来取代Bj。对每个盒，6比特输入中的第1和第6比特组成的二进制数确定行，中间4位二进制数用来确定列。其中相应行、列位置的十进制数的4位二进制数表示作为输出。例如的输入为101001，则行数和列数的二进制表示分别是11和0100，即第3行和第4列，其中的第3行和第4列的十进制数为3，用4位二进制数表示为0011，所以的输出为0011。将S算法运算后的B1~B8组合为新的32位通过P变换得到P，经过P变换后输出的比特串才是32比特的f (Ri-1,Ki)：

S算法后B1~B8（32位）

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

P（32位）

S[1]

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 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

S[2]

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 12 0 5 14 9

S[3]

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

S[4]

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

S[5]

2 12 4 1 7 10 11 6 8 5

3 15 13 0 1

4 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 1

5 9 12 5

6 3 0 14

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

S[6]

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

S[7]

4 11 2 14 1

5 0 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 1

2

3 7 1

4 10 1

5

6 8 0 5 9 2

6 11 13 8 1 4 10

7 9 5 0 15 14 2 3 12

S[8]

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

1 15 13 8 10 3 7 4 1

2 5 6 11 0 14 9 2

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

2 1 14 7 4 10 8 1

3 15 12 9 0 3 5 6 11

第三阶段：异或P和Li-1结果放在Ri，即Ri=P XOR Li-1，Li=Ri-1。第四阶段：组合变换后的R16L16，按下表IP-1变换得到最后的结果：