对称加密算法的设计与实现 精品

延 边 大 学 （

二 〇 一 三 年 五 月

摘 要

本 科 毕 业 论 文 本科毕业设计 题 目：基于D E S 的对称加密算法的

设计与实现 学生姓名：周莹冰 学 院：工学院 专

业：数字媒体技术 班 级：2009级 指导教师：李永珍 副教授

随着信息时代的来临，信息的安全性变得尤为重要，而对数据进行加密是行之有效的能保证信息安全性的方法。DES算法是众多数据加密算法中的一种，在过去的几十年中在数据加密领域有着举足轻重的地位，然而随着计算机技术的发展，DES算法的安全性也被大大地降低，针对DES的暴力破解所用的时间在逐年减少，为了能使DES这种优秀的加密算法能够重新使用，本文将针对就DES的暴力破解提供一种有效的解决方案：基于DES算法迭代算法的改进，对DES的密钥长度进行了扩展。使DES的安全性得到了增强，同时相较于DES算法的改进算法3DES算法，效率上会比3DES高，安全性上也不会逊色于3DES。

关键词：DES；密钥扩展；迭代算法；

Abstract

With the coming of information age, information security has become especially important, and to encrypt data is effective to ensure the security of the information. DES algorithm is one of data encryption algorithms, in the past few decades has a pivotal position in the field of data encryption. however, with the development of computer technology, the security of DES algorithm also has been greatly reduced, the time of brute force of DES has been reducing year by year, in order to make this good encryption algorithm can be used again, this article will focus on the DES of brute force to provide an effective solution: based on iterative algorithm of DES algorithm, and extended the length of DES key. To make the security of DES more enhanced, at the same time, compared with the 3 DES algorithm, the efficiency will be higher than 3 DES, and security will not inferior to 3 DES.

Key word: DES; key expansion;iterative algorithm

目录

引言 (1)

第一章对称加密算法 (2)

1.1 对称加密算法简介 (2)

1.2DES的历史 (2)

1.3DES加密算法原理 (4)

1.3.1初始置换 (5)

1.3.2 每轮变换的详细过程 (7)

1.3.3 密钥的产生 (10)

第二章DES算法的安全性分析及改进 (12)

2.1 DES算法基于对称加密算法的问题 (12)

2.2 DES算法的密钥 (12)

2.2.1 密钥的长度 (12)

2.2.2 存在弱密码 (13)

2.3 针对DES的一些破解方法 (14)

2.4 DES的改进算法 (15)

2.4.1 3DES算法细节 (15)

第三章针对DES密钥长度的两个改进 (17)

3.1 基于对换迭代结果的密钥扩展 (17)

3.1.1算法的基本原理 (17)

3.2 基于对换迭代子密钥的密钥扩展 (19)

3.2.1算法的基本原理 (20)

第四章两种改进方法的算法分析及与3DES的比较 (21)

4.1 两种改进的算法分析 (21)

4.1.1 算法效率 (21)

4.1.2 算法的安全性 (21)

4.2 改进算法与3DES算法的比较 (22)

第五章与DES、3DES算法的效率实验 (24)

结论 (25)

参考文献 (26)

谢辞 (27)

引言

对称加密算法是使用比较早的一类数据加密算法，它具有加密速度快、加密效率高等优点，而数据加密标准（DES，Data Encryption Standard）就是一种使用密钥加密的对称加密算法，1977年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准（FIPS），随后在国际上广泛流传开来。它基于使用56位密钥的对称算法。这个算法因为包含一些机密设计元素，相对短的密钥长度以及怀疑内含美国国家安全局（NSA）的后门而在开始时有争议，因此DES因此受到了强烈的学院派式的审查，并以此推动了现代的块密码及其密码分析的发展。DES是分组密码的典型代表．也是第一个被公布出来的标准算法。由于DES算法的密钥长度过短， DES算法已经不再安全，目前DES已经被AES所取代。但是，DES算法作为一种优秀的加密算法，为了能使DES继续发挥其作用，对DES的改进也是层出不穷。

本次对DES算法进行密钥扩充，主要采用两种方法来进行改进，两种方法大致的思想是一致的，都是同时使用两个密钥对两段明文进行加密，同时加密过程中对两个加密过程的中的一些数据进行一些可控的交流，不同的是一种方法是基于加密算法迭代过程中的加密结果进行交换，另一种是基于迭代过程中的子密钥进行交换。理论上两种方法最终达到的效果是一致的，都是使DES算法的密钥长度得到了延长。本文将对这两种改进方法做出实现，然后对这两种方法的安全性与效率进行研究，最终得出这种改进方法的可行性结果。