现代密码学实验报告

现代密码学实验报告

学生姓名

学号

专业班级

指导教师

学院信息科学与工程学院

完成时间2014年5月

实验一对称密码算法实验

[实验目的]

1.掌握密码学中经典的对称密码算法DES、AES、RC4的算法原理。

2.掌握DES、AES、RC4的算法流程和实现方法。

[实验预备]

1.DES算法有什么特点？算法中的哪些结构保证了其混淆和扩散的特性？

答：分组比较短、密钥太短、密码生命周期短、运算速度较慢。采用替代和置换的方法简单有效地遵循了香农定理，替代操作通过S盒达到了混淆效果，置换操作通过P盒扩散效果。

2.AES算法的基本原理和特点。

答：AES加密数据块分组长度必须为128比特，密钥长度可以是128比特、192比特、256比特中的任意一个（如果数据块及密钥长度不足时，会补齐）。AES加密有很多轮的重复和变换。大致步骤如下：1、密钥扩展（KeyExpansion），2、初始轮（Initial Round），3、重复轮（Rounds），每一轮又包括：SubBytes、ShiftRows、MixColumns、AddRoundKey，4、最终轮（Final Round），最终轮没有MixColumns。

3.流密码RC4的密钥流生成以及S盒初始化过程。

答：RC4由伪随机数生成器和异或运算组成。RC4的密钥长度可变，围是[1,255]。RC4一个字节一个字节地加解密。给定一个密钥，伪随机数生成器接受密钥并产生一个S盒。S盒用来加密数据，而且在加密过程中S盒会变化。初始化长度为256的S盒。第一个for循环将0到255的互不重复的元素装入S盒。第二个for循环根据密钥打乱S盒。下面i,j是两个指针。每收到一个字节，就进行while循环。通过一定的算法（(a),(b)）定位S盒中的一个元素，并与输入字节异或，得到k。循环中还改变了S盒（(c)）。如果输入的是明文，输出的就是密文；如果输入的是密文，输出的就是明文。

[实验容]

1.分析DES、AES、RC4、SHA的实现过程。

2. 用程序设计语言将算法过程编程实现。

3. 完成字符串数据的加密运算和解密运算

输入明文：Idolikethisbook

输入密钥：cryption

[实验步骤]

1. 预习DES、AES、RC4算法。

2. 写出算法流程，用程序设计语言将算法过程编程实现。

DES算法流程：

代码：

#include "memory.h"

#include "stdio.h"

#include

#include

#include

using namespace std;

enum{encrypt,decrypt};

//ENCRYPT:加密，DECRYPT：解密

void des_run(char out[8],char in[8],bool type=encrypt);

//设置密钥

void des_setkey(const char key[8]);

static void f_func(bool in[32],const bool ki[48]);

//f函数

static void s_func(bool out[32],const bool in[48]);

//s盒代替

//变换

static void transform(bool *out, bool *in, const char *table, int len); static void xor(bool *ina, const bool *inb, int len);

//异或

static void rotatel(bool *in, int len, int loop);

//循环左移

//字节组转换成位组

static void bytetobit(bool *out,const char *in, int bits);

//位组转换成字节组

static void bittobyte(char *out, const bool *in, int bits);

//置换IP表

const static char ip_table[64]={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};

//逆置换IP-1表

const static char ipr_table[64]={40,8,48,16,56,24,64,32,

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};

//E位选择表

static const char e_table[48]={32,1,2,3,4,5,4,5,

6,7,8,9,8,9,10,11,

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};

//P换位表

const static char p_table[32]={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}; //pc1选位表

const static char pc1_table[56]={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};

//pc2选位表

const static char pc2_table[48]={14,17,11,24,1,5,3,28,

15,6,21,10,23,19,12,4,