des算法实验报告

《计算机安全技术》

实验报告

一、实验内容：des加密解密算法实现

二、实验环境：

1、操作系统：Windows XP及以上

2、编程工具：Visual C++ 6.0

三、实验原理：

DES算法为密码体制中的对称密码体制，又被成为美国数据加密标准，是1972年美国IBM公司研制的对称密码体制加密算法。明文按64位进行分组, 密钥长64位，密钥事实上是56位参与DES运算（第8、16、24、32、40、48、56、64位是校验位，使得每个密钥都有奇数个1）分组后的明文组和56位的密钥按位替代或交换的方法形成密文组的加密方法。

基本原理：其入口参数有三个:key、data、mode。 key为加密解密使用的密钥，data为加密解密的数据，mode为其工作模式。当模式为加密模式时，明文按照64位进行分组，形成明文组，key用于对数据加密，当模式为解密模式时，key用于对数据解密。实际运用中，密钥只用到了64位中的56位，这样才具有高的安全性。

算法特点：分组比较短、密钥太短、密码生命周期短、运算速度较慢。

四、算法流程设计：

1、DES算法整体结构：

2、16轮迭代：

3、子密钥产生：

4、f函数：

五、算法实现：

1、部分函数定义：

static void F_func(bool In[], const bool Ki[]);// F 函数

static void S_func(bool Out[], const bool In[]);// S 盒代替

static void Transform(bool *Out, bool *In, const char *Table, int len);// 变换

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

static void ByteToBit(bool *Out, const char *In, int bits);// 字节组转换成位组

static void BitToByte(char *Out, const bool *In, int bits);// 位组转换成字节组

static void BitToHex(char *Out,const bool *In, int bits);// 将二进制转换为十六进制

2、主要功能模块：

void Des_SetKey(const char Key[])

{ //生成子密钥

static bool K[64], *KL = &K[0], *KR = &K[28];

ByteToBit(K, Key, 64);

for(int i=0; i<16; i++)

{

RotateL(KL, 28, LOOP_Table[i]); //循环左移

RotateL(KR, 28, LOOP_Table[i]);

Transform(SubKey[i], K, PC2_Table, 48); //PC2变换

}

}

void Des_Run(char Out1[],char Out2[], char In[], bool Type)

{ //des加密解密过程

static bool M[64], Tmp[32], *Li = &M[0], *Ri = &M[32];

ByteToBit(M, In, 64);

Transform(M, M, IP_Table, 64); //IP置换

if( Type == ENCRYPT ){ //加密

for(int i=0; i<16; i++) {

memcpy(Tmp, Ri, 32);

F_func(Ri, SubKey[i]); //F函数

Xor(Ri, Li, 32); //异或

memcpy(Li, Tmp, 32);

}

}else{ //解密

for(int i=15; i>=0; i--) {

memcpy(Tmp, Li, 32);

F_func(Li, SubKey[i]); //F函数

Xor(Li, Ri, 32); //异或

memcpy(Ri, Tmp, 32);

}

}

Transform(M, M, IPR_Table, 64); //IP-1置换

BitToByte(Out1, M, 64); //Out1为字符形式密文 BitToHex(Out2, M, 64); //Out2为十六进制数形式密文}

void F_func(bool In[], const bool Ki[])

{ //F函数

static bool MR[48];

Transform(MR, In, E_Table, 48); //E扩展

Xor(MR, Ki, 48); //异或密钥

S_func(In, MR); //S盒代换

Transform(In, In, P_Table, 32); //P置换

}

3、调试中遇到的问题及解决办法

问题：通过BitToByte()函数转换只能看到字符形式的密文，为乱码。

解决办法：增加一个二进制和十六进制之间的转换函数BitToHex()，即可输出十六进制数形式的密文。

六、实验结果：

1、测试数据：明文：“信息安全”；密钥：“北方工大”。

2、测试结果：输出字符形式和十六进制数形式的密文；解密后的明文为“信息安全”；运行结果正确。

3、需要改进的问题：该des算法程序只能加密和解密8个字符长度以内的明文或密文，密钥也为8个字符长度，实用性差。