DES加密解密算法.docx

1、DES加密解密算法DES加密解密算法1实验目的 了解数据加密标准DES算法的执行过程、密钥编排方案和加密算法的实现过程等有一个更加清晰地认识。2算法大概流程如下图所示，DES是一个16轮的Feistel型结构密码，它的分组长度为64比特，用一个56比特的密钥来加密一个64比特的明文串，输出一个64比特的密文串。其中，使用密钥为64比特，实用56比特，另8位用作奇偶校验。加密的过程是先对64位明文分组进行初始置换，然后分左、右两部分分别经过16轮迭代，然后再进行循环移位与变换，最后进行逆变换得出密文。 3步骤3.1准备DES的各种表 包括初始置换表int IP_Table64，逆初始置换表int

2、 IP_1_Table64，扩充置换表int E_Table48，置换函数int P_Table32，DES的S盒S8416。 生成子秘钥需要使用的表，置换选择1 表PC_156，置换选择2表PC_248，对于左移的规定，即规定第i次迭代时左移多少位的表MOVE_TIMES16。3.2生成子秘钥下面是生成子密钥的函数，将16轮迭代所需要的子秘钥全都存放在subKeys1648之中。这个过程中首先是对初始秘钥进行置换选择1的操作，使用到之前定义的置换选择1表PC_1；置换选择1的输出作为第一轮迭代的输入。每一次迭代进行的操作，首先是将56位秘钥分为前28位和后28位分别进行循环左移，使用到之前定

3、义的循环左移表MOVE_TIMES16。前后两部分循环左移的输出组合在一起，一方面作为下一轮迭代的输入，另一方面继续进行置换选择2操作，使用到置换选择2表PC_2，需要注意的是置换选择2的输出是48位的。int DES_MakeSubKeys(ElemType key64, ElemType subKeys1648) ElemType temp56; int cnt; DES_PC1_Transform(key, temp);/PC1置换 for (cnt = 0; cnt 16; cnt+)/16轮跌代，产生16个子密钥 DES_ROL(temp, MOVE_TIMEScnt);/循环左移

4、DES_PC2_Transform(temp, subKeyscnt);/PC2置换，产生子密钥 return 0;下面这是进行置换选择1操作的函数：int DES_PC1_Transform(ElemType key64, ElemType tempbts56) int cnt; for (cnt = 0; cnt 56; cnt+) tempbtscnt = keyPC_1cnt; return 0;下面这是进行循环左移操作的函数：int DES_ROL(ElemType data56, int time) ElemType temp56; /保存将要循环移动到右边的位 memcpy(te

5、mp, data, time); memcpy(temp + time, data + 28, time); /前28位移动 memcpy(data, data + time, 28 - time); memcpy(data + 28 - time, temp, time); /后28位移动 memcpy(data + 28, data + 28 + time, 28 - time); memcpy(data + 56 - time, temp + time, time); return 0;下面这是进行置换选择2操作的函数：int DES_PC2_Transform(ElemType key

6、56, ElemType tempbts48) int cnt; for (cnt = 0; cnt 48; cnt+) tempbtscnt = keyPC_2cnt; return 0;3.3对64位明文进行初始置换64位的明文存放在数组data64中，初始置换使用到IP_Table这就是预先定义的初始置换表。初始置换的输出作为加密算法的第一轮迭代的输入。int DES_IP_Transform(ElemType data64) int cnt; ElemType temp64; for (cnt = 0; cnt 64; cnt+) tempcnt = dataIP_Tablecnt;

7、memcpy(data, temp, 64); return 0;3.4实现加密算法每一轮的f (R0 , k1)操作3.4.1扩充置换操作将该轮64位的输入分为前32位和后32位两部分，对后32位进行下面的扩展置换，后32位被扩展为48位，这其中使用到了之前定义的扩展置换表E_Table。int DES_E_Transform(ElemType data48) int cnt; ElemType temp48; for (cnt = 0; cnt 48; cnt+) tempcnt = dataE_Tablecnt; memcpy(data, temp, 48); return 0;3.4.

8、2第一次异或操作之后对扩展置换的输出与该轮秘钥进行异或操作。int DES_XOR(ElemType R48, ElemType L48, int count) int cnt; for (cnt = 0; cnt count; cnt+) Rcnt = Lcnt; return 0;3.4.3代换选择操作对异或操作的输出进行代换选择操作，这其中会用到之前定义的S盒S，需要注意的是这个操作的输出为32位，而输入是48位。int DES_SBOX(ElemType data48) int cnt; int line, row, output; int cur1, cur2; for (cnt =

9、 0; cnt 8; cnt+) cur1 = cnt * 6; cur2 = cnt 2; /计算在S盒中的行与列 line = (datacur1 1) + datacur1 + 5; row = (datacur1 + 1 3) + (datacur1 + 2 2) + (datacur1 + 3 3; datacur2 + 1 = (output & 0X04) 2; datacur2 + 2 = (output & 0X02) 1; datacur2 + 3 = output & 0x01; return 0;3.4.4置换操作对代换置换操作的输出结果进行置换操作，用到置换表P_Ta

10、ble。int DES_P_Transform(ElemType data32) int cnt; ElemType temp32; for (cnt = 0; cnt 32; cnt+) tempcnt = dataP_Tablecnt; memcpy(data, temp, 32); return 0;3.4.5第二次异或操作在3.4.1中我们已经说明，将该轮输入分为前32位和后32位两部分，而3.4.1、3.4.2、3.4.3以及3.4.4都是对后32位进行的一系列操作，前32位一直保持着输入时的状态。现在我们将前32位与3.4.4中置换操作的输出作异或操作。int DES_XOR(El

11、emType R48, ElemType L48, int count) int cnt; for (cnt = 0; cnt count; cnt+) Rcnt = Lcnt; return 0;3.4.6生成该轮的输出将该轮64位的输入的前32位，和3.4.5第二次异或操作的输出组合起来。使得第二次异或操作的输出在前，而之前的前32位在后，作为该轮的输出。3.5进行32互换操作下面是将64位数据的前32位看做一个整体，后32位看做一个整体，交换顺序的函数。这个函数在第16轮迭代执行完之后执行，因为如2中算法流程所示，第16轮的输出经过前32位与后32位互换之后才作为逆初始置换的输入。int

12、 DES_Swap(ElemType left32, ElemType right32) ElemType temp32; memcpy(temp, left, 32); memcpy(left, right, 32); memcpy(right, temp, 32); return 0;3.6进行逆初始置换初始逆置换操作是初始置换的逆操作，但是初始逆置换的输入是3.5互换操作的输出。初始逆置换的输出便是整个加密算法最终的输出，即经过DES算法加密的密文。int DES_IP_1_Transform(ElemType data64) int cnt; ElemType temp64; for

13、(cnt = 0; cnt 64; cnt+) tempcnt = dataIP_1_Tablecnt; memcpy(data, temp, 64); return 0;4实验结果输入秘钥：whfutigd输入明文：wangxini程序进行加密操作：输出密文为：1111101111001000011110001000001000011111111110011011010111011011输入密文：1111101111001000011110001000001000011111111110011011010111011011程序进行解密操作：输出为：wangxini5实验完整代码#includ

14、e #include memory.husing namespace std;typedef char ElemType; /初始置换表IPint IP_Table64 = 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, 56,48,40,32,24,16,8,0, 58,50,42,34,26,18,10,2, 60,52,44,36,28,20,12,4, 62,54,46,38,30,22,14,6; /逆初始置换表IP-1int IP_1_Tab

15、le64 = 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, 32,0,40,8,48,16,56,24;/扩充置换表Eint E_Table48 = 31, 0, 1, 2, 3, 4, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 7, 8,9,10,11,12, 11,12,13,14,15,16, 15,16,17

16、,18,19,20, 19,20,21,22,23,24, 23,24,25,26,27,28, 27,28,29,30,31, 0;/置换函数Pint P_Table32 = 15,6,19,20,28,11,27,16, 0,14,22,25,4,17,30,9, 1,7,23,13,31,26,2,8, 18,12,29,5,21,10,3,24;/S盒int S8416 =/S114,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7,0,15,7,4,14,2,13,1,10,6,12,11,9,5,3,8,4,1,14,8,13,6,2,11,15,12,9,7,

17、3,10,5,0,15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13,/S215,1,8,14,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10,3,13,4,7,15,2,8,14,12,0,1,10,6,9,11,5,0,14,7,11,10,4,13,1,5,8,12,6,9,3,2,15,13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9,/S310,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8,13,7,0,9,3,4,6,10,2,8,5,14,12,11,15,1,13,6,4,9,8,15,3,0,1

18、1,1,2,12,5,10,14,7,1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12,/S47,13,14,3,0,6,9,10,1,2,8,5,11,12,4,15,13,8,11,5,6,15,0,3,4,7,2,12,1,10,14,9,10,6,9,0,12,11,7,13,15,1,3,14,5,2,8,4,3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14,/S52,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9,14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6,4,2,1,11,

19、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,/S612,1,10,15,9,2,6,8,0,13,3,4,14,7,5,11,10,15,4,2,7,12,9,5,6,1,13,14,0,11,3,8,9,14,15,5,2,8,12,3,7,0,4,10,1,13,11,6,4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13,/S74,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1,13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6

20、,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,/S813,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7,1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2,7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8,2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11;/置换选择1int PC_156 = 56,48,40,32,24,16,8, 0,57,49,41,33,25,17, 9,1,58,

21、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;/置换选择2int PC_248 = 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, 50,44,32,46,43,48,38,55, 33,52,45,41,49,35,28,31;/对左移次数的规定int MOVE_TIMES1

22、6 = 1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1;/字节转换成二进制int ByteToBit(ElemType ch, ElemType bit8) int cnt; for(cnt = 0;cnt cnt)&1; /coutint(*(bit+cnt); return 0;/二进制转换成字节int BitToByte(ElemType bit8,ElemType *ch) int cnt; for(cnt = 0;cnt 8; cnt+) *ch |= *(bit + cnt)cnt; return 0;/将长度为8的字符串转为二进制位串int Char8ToBit6

23、4(ElemType ch8,ElemType bit64) int cnt; for(cnt = 0; cnt 8; cnt+) ByteToBit(*(ch+cnt),bit+(cnt3); return 0;/将二进制位串转为长度为8的字符串int Bit64ToChar8(ElemType bit64,ElemType ch8) int cnt; memset(ch,0,8); for(cnt = 0; cnt 8; cnt+) BitToByte(bit+(cnt3),ch+cnt); return 0;void DES_PC1_Transform(ElemType key64, E

24、lemType tempbts56) int cnt; for (cnt = 0; cnt 56; cnt+) tempbtscnt = keyPC_1cnt; void DES_ROL(ElemType data56, int time) ElemType temp56; /保存将要循环移动到右边的位 memcpy(temp, data, time); memcpy(temp + time, data + 28, time); /前28位移动 memcpy(data, data + time, 28 - time); memcpy(data + 28 - time, temp, time);

25、 /后28位移动 memcpy(data + 28, data + 28 + time, 28 - time); memcpy(data + 56 - time, temp + time, time);int DES_PC2_Transform(ElemType key56, ElemType tempbts48) int cnt; for (cnt = 0; cnt 48; cnt+) tempbtscnt = keyPC_2cnt; return 0;void DES_MakeSubKeys(ElemType key64, ElemType subKeys1648) ElemType te

26、mp56; int cnt; DES_PC1_Transform(key, temp);/PC1置换 for (cnt = 0; cnt 16; cnt+)/16轮跌代，产生16个子密钥 DES_ROL(temp, MOVE_TIMEScnt);/循环左移 DES_PC2_Transform(temp, subKeyscnt);/PC2置换，产生子密钥 void DES_IP_Transform(ElemType data64) int cnt; ElemType temp64; for (cnt = 0; cnt 64; cnt+) tempcnt = dataIP_Tablecnt; me

27、mcpy(data, temp, 64);void DES_E_Transform(ElemType data48) int cnt; ElemType temp48; for(cnt = 0; cnt 48; cnt+) tempcnt = dataE_Tablecnt; memcpy(data,temp,48);/P置换void DES_P_Transform(ElemType data32) int cnt; ElemType temp32; for(cnt = 0; cnt 32; cnt+) tempcnt = dataP_Tablecnt; memcpy(data,temp,32)

28、;/异或void DES_XOR(ElemType R48, ElemType L48 ,int count) int cnt; for(cnt = 0; cnt count; cnt+) Rcnt = Lcnt; /S盒置换void DES_SBOX(ElemType data48) int cnt; int line,row,output; int cur1,cur2; for(cnt = 0; cnt 8; cnt+) cur1 = cnt*6; cur2 = cnt2; /计算在S盒中的行与列 line = (datacur11) + datacur1+5; row = (datacur1+13) + (datacur1+22) + (datacur1+31) + datac