信息安全系统概论中地DES加密解密算法地用C实现附上实验报告材料.docx

1、信息安全系统概论中地DES加密解密算法地用C 实现附上实验报告材料网络与信息安全Introduction to Network and SecurityDES 加密解密算法的C+实现 姓 名： 学 号： 学 院： 2010年10月一、 DES算法的实现1 DES简介本世纪五十年代以来，密码学研究领域出现了最具代表性的两大成就。其中之一就是1971年美国学者塔奇曼（Tuchman）和麦耶（Meyer）根据信息论创始人香农（Shannon）提出的“多重加密有效性理论”创立的，后于1977年由美国国家标准局颁布的数据加密标准。 DES密码实际上是Lucifer密码的进一步发展。它是一种采用传统加密方

2、法的区组密码。它的算法是对称的，既可用于加密又可用于解密。 美国国家标准局1973年开始研究除国防部外的其它部门的计算机系统的数据加密标准，于1973年5月15日和1974年8月27日先后两次向公众发出了征求加密算法的公告。加密算法要达到的目的通常称为DES密码算法要求主要为以下四点： 提供高质量的数据保护，防止数据XX的泄露和未被察觉的修改；具有相当高的复杂性，使得破译的开销超过可能获得的利益，同时又要便于理解和掌握DES密码体制的安全性应该不依赖于算法的保密，其安全性仅以加密密钥的保密为基础实现经济，运行有效，并且适用于多种完全不同的应用。 1977年1月，美国政府颁布：采纳IBM公司设计

3、的方案作为非机密数据的正式数据加密标准（DES枣Data Encryption Standard）。 目前在这里，随着三金工程尤其是金卡工程的启动，DES算法在POS、ATM、磁卡及智能卡（IC卡）、加油站、高速公路收费站等领域被广泛应用，以此来实现关键数据的保密，如信用卡持卡人的PIN的加密传输，IC卡与POS间的双向认证、金融交易数据包的MAC校验等，均用到DES算法。 DES算法的入口参数有三个：Key、Data、Mode。其中Key为8个字节共64位，是DES算法的工作密钥；Data也为8个字节64位，是要被加密或被解密的数据；Mode为DES的工作方式，有两种：加密或解密。 DES算

4、法是这样工作的：如Mode为加密，则用Key 去把数据Data进行加密， 生成Data的密码形式（64位）作为DES的输出结果；如Mode为解密，则用Key去把密码形式的数据Data解密，还原为Data的明码形式（64位）作为DES的输出结果。在通信网络的两端，双方约定一致的Key，在通信的源点用Key对核心数据进行DES加密，然后以密码形式在公共通信网（如电话网）中传输到通信网络的终点，数据到达目的地后，用同样的Key对密码数据进行解密，便再现了明码形式的核心数据。这样，便保证了核心数据（如PIN、MAC等）在公共通信网中传输的安全性和可靠性。 通过定期在通信网络的源端和目的端同时改用新的K

5、ey，便能更进一步提高数据的保密性，这正是现在金融交易网络的流行做法。2 DES算法详述DES算法把64位的明文输入块变为64位的密文输出块，它所使用的密钥也是64位,其功能是把输入的64位数据块按位重新组合，并把输出分为L0 、R0两部分，每部分各长32位，其置换规则见下表： 58,50,12,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,62,54,46,38,30,22,14,6,64,56,48,40,32,24,16,8,57,49,41,33,25,17, 9,1,59,51,43,35,27,19,11,3,61,53,45,37,29,21,13,5

6、,63,55,47,39,31,23,15,7,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：设置换前的输入值为D1D2D3D64，则经过初始置换后的结果为：L0=D550D8；R0=D57D49.D7。经过26次迭代运算后，得到L16、R16，将此作为输入，进行逆置换，即得到密文输出。逆置换正好是初始置的逆运算，例如，第1位经过初始置换后，处于第40位，而通过逆置换，又将第40位换回到第1位，其逆置换规则如下表所示：40,8,48,16,56,24,64,32,39,7,47

7、,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, 放大换位表 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, 22,23,24,25,24,25,26,27,28,29,28,29,3

8、0,31,32, 1, 单纯换位表 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, 在f(Ri,Ki)算法描述图中，S1,S2.S8为选择函数，其功能是把6bit数据变为4bit数据。下面给出选择函数Si(i=1,2.8)的功能表： 选择函数Si S1: 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, 4,1,14,8,13,6,2,11,15,1

9、2,9,7,3,10,5,0, 15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13, S2: 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, S3: 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,

10、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, S4: 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, S5:2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9, 14,11,2,12,4,7,13,1,5,0

11、,15,10,3,9,8,6, 4,2,1,11,10,13,7,8,15,9,12,5,6,3,0,14, 11,8,12,7,1,14,2,13,6,15,0,9,10,4,5,3, S6: 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, S7: 4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1, 13,

12、0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6, 1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2, 6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12, S8: 13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7, 1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2, 7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8, 2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11, 3 子密钥Ki(48bit)的生成算法初始Key值为

13、64位，但DES算法规定，其中第8、16、.64位是奇偶校验位，不参与DES运算。故Key 实际可用位数便只有56位。即：经过缩小选择换位表1的变换后，Key 的位数由64 位变成了56位，此56位分为C0、D0两部分，各28位，然后分别进行第1次循环左移，得到C1、D1，将C1（28位）、D1（28位）合并得到56位，再经过缩小选择换位2，从而便得到了密钥K0（48位）。依此类推，便可得到K1、K2、.、K15，不过需要注意的是，16次循环左移对应的左移位数要依据下述规则进行： 循环左移位数1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1 以上介绍了DES算法的加密过程。 DE

14、S算法的解密过程是一样的，区别仅仅在于第一次迭代时用子密钥K15，第二次K14、，最后一次用K0，算法本身并没有任何变化。 二、 加/解密执行过程及结果1 运行程序2 加密过程（同时生成密文文档）3 解密过程（同时生成明文外部文档）三、 源代码#include stdafx.h#include DESTest.h#include DESTestDlg.h#include Encrypt.hvoid CDES:deskey(unsigned char key8, Mode md) register int ii, j, l, m, n; unsigned char pc1m56, pcr56;

15、unsigned long kn32; for (j = 0; j 3 & bytebitm) ? 1:0; for (ii = 0; ii 16; ii+) if (md = DECRYPT) m = (15 - ii) 1; else m = ii 1; n = m + 1; knm = knn = 0L; for (j = 0; j 28; j+) l = j + totrotii; if (l 28) pcrj = pc1ml; else pcrj = pc1ml - 28; for (j = 28; j 56; j+) l = j + totrotii; if (l 56) pcrj

16、 = pc1ml; else pcrj = pc1ml - 28; for (j = 0; j 24; j+) if (pcr pc2j ) knm |= bigbytej; if (pcr pc2j+24 ) knn |= bigbytej; cookey(kn); return;void CDES:cookey(register unsigned long *raw1) register unsigned long *cook, *raw0; unsigned long dough32; register int i; cook = dough; for (i = 0; i 16; i+,

17、 raw1+) raw0 = raw1+; *cook = (*raw0 & 0x00fc0000L) 6; *cook |= (*raw0 & 0x00000fc0L) 10; *cook+ |= (*raw1 & 0x00000fc0L) 6; *cook = (*raw0 & 0x0003f000L) 12; *cook |= (*raw0 & 0x0000003fL) 4; *cook+ |= (*raw1 & 0x0000003fL); usekey(dough); return;void CDES:usekey(register unsigned long *from) regis

18、ter unsigned long *to, *endp; to = KnL, endp = &KnL32; while (to endp) *to+ = *from+; return;void CDES:scrunch(register unsigned char *outof, register unsigned long *into ) *into = (*outof+ & 0xffL) 24; *into |= (*outof+ & 0xffL) 16; *into |= (*outof+ & 0xffL) 8; *into+ |= (*outof+ & 0xffL); *into =

19、 (*outof+ & 0xffL) 24; *into |= (*outof+ & 0xffL) 16; *into |= (*outof+ & 0xffL) 24) & 0xffL; *into+ = (*outof 16) & 0xffL; *into+ = (*outof 8) & 0xffL; *into+ = *outof+ & 0xffL; *into+ = (*outof 24) & 0xffL; *into+ = (*outof 16) & 0xffL; *into+ = (*outof 8) & 0xffL; *into = *outof & 0xffL; return;v

20、oid CDES:desfunc(register unsigned long *block, register unsigned long *keys) register unsigned long fval, work, right, leftt; register int round; leftt = block0; right = block1; work = (leftt 4) right) & 0x0f0f0f0fL; right = work; leftt = (work 16) right) & 0x0000ffffL; right = work; leftt = (work

21、2) leftt) & 0x33333333L; leftt = work; right = (work 8) leftt) & 0x00ff00ffL; leftt = work; right = (work 8); right = (right 31) & 1L) & 0xffffffffL; work = (leftt right) & 0xaaaaaaaaL; leftt = work; right = work; leftt = (leftt 31) & 1L) & 0xffffffffL; for (round = 0; round 8; round+) work = (right

22、 4); work = *keys+; fval = SP7work & 0x3fL; fval |= SP5(work 8) & 0x3fL; fval |= SP3(work 16) & 0x3fL; fval |= SP1(work 24) & 0x3fL; work = right *keys+; fval |= SP8work & 0x3fL; fval |= SP6(work 8) & 0x3fL; fval |= SP4(work 16) & 0x3fL; fval |= SP2(work 24) & 0x3fL; leftt = fval; work = (leftt 4);

23、work = *keys+; fval = SP7work & 0x3fL; fval |= SP5(work 8) & 0x3fL; fval |= SP3(work 16) & 0x3fL; fval |= SP1(work 24) & 0x3fL; work = leftt *keys+; fval |= SP8work & 0x3fL; fval |= SP6(work 8) & 0x3fL; fval |= SP4(work 16) & 0x3fL; fval |= SP2(work 24) & 0x3fL; right = fval; right = (right 1); work

24、 = (leftt right) & 0xaaaaaaaaL; leftt = work; right = work; leftt = (leftt 1); work = (leftt 8) right) & 0x00ff00ffL; right = work; leftt = (work 2) right) & 0x33333333L; right = work; leftt = (work 16) leftt) & 0x0000ffffL; leftt = work; right = (work 4) leftt) & 0x0f0f0f0fL; leftt = work; right =

25、(work 4); *block+ = right; *block = leftt; return;unsigned char CDES:Df_Key24 = 0x01, 0x23, 0x45, 0x67, 0x89, 0xab, 0xcd, 0xef,0xfe, 0xdc, 0xba, 0x98, 0x76, 0x54, 0x32, 0x10,0x89, 0xab, 0xcd, 0xef, 0x01, 0x23, 0x45, 0x67 ;unsigned short CDES:bytebit8 = 0200, 0100, 040, 020, 010, 04, 02, 01 ;unsigned

26、 long CDES:bigbyte24 = 0x800000L, 0x400000L, 0x200000L, 0x100000L,0x80000L, 0x40000L, 0x20000L, 0x10000L,0x8000L, 0x4000L, 0x2000L, 0x1000L,0x800L, 0x400L, 0x200L, 0x100L,0x80L, 0x40L, 0x20L, 0x10L,0x8L, 0x4L, 0x2L, 0x1L ;unsigned char CDES:pc156 = 56, 48, 40, 32, 24, 16, 8, 0, 57, 49, 41, 33, 25, 1

27、7,9, 1, 58, 50, 42, 34, 26, 18, 10, 2, 59, 51, 43, 35,62, 54, 46, 38, 30, 22, 14, 6, 61, 53, 45, 37, 29, 21,13, 5, 60, 52, 44, 36, 28, 20, 12, 4, 27, 19, 11, 3 ;unsigned char CDES:totrot16 = 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 28 ;unsigned char CDES:pc248 = 13, 16, 10, 23, 0, 4, 2, 27, 14, 5, 20, 9,22, 18, 11, 3, 25, 7, 15, 6, 26, 19, 12, 1,40, 51, 30, 36, 46, 54, 29, 39, 50, 44, 32, 47,43, 48, 38, 55, 33, 52, 45, 41, 49, 35, 28, 31 ;unsigned long CDES:SP164 = 0x