DES加密和解密.docx
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DES加密和解密
医学技术学院
课程设计报告
DES算法加密与解密的设计与实现
课程名称：
密码算法程序设计
学生姓名：
胡苗苗
学生学号：
201412203502007
专业班级：
医学信息工程2班
任课教师：
王海舜
2017年1月4日
1背景
1.1DES算法概述
DES（DataEncryptionStandard）是由美国IBM公司于20世纪70年代中期的一个密码算（LUCIFER）发展而来，在1977年1月15日，美国国家标准局正式公布实施，并得到了ISO的认可，在过去的20多年时间里，DES被广泛应用于美国联邦和各种商业信息的保密工作中，经受住了各种密码分析和攻击，有很好的安全性。
然而，目前DES算法已经被更为安全的Rijndael算法取代，但是DES加密算法还没有被彻底的破解掉，仍是目前使用最为普遍的对称密码算法。
所以对DES的研究还有很大价值，在国内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，以此来实现关键的数据保密，如信用卡持卡人的PIN码加密传输，IC卡与POS机之间的双向认证、金融交易数据包的MAC校验等，均用到DES算法。
DES算法是一种采用传统的代替和置换操作加密的分组密码，明文以64比特为分组，密钥长度为64比特，有效密钥长度是56比特，其中加密密钥有8比特是奇偶校验，DES的加密和解密用的是同一算法，它的安全性依赖于所用的密钥。
它首先把需要加密的明文划分为每64比特的二进制的数据块，用56比特有效密钥对64比特二进制数据块进行加密，每次加密可对64比特的明文输入进行16轮的替换和移位后，输出完全不同的64比特密文数据。
由于DES算法仅使用最大为64比特的标准算法和逻辑运算，运算速度快，密钥容易产生，适合于在大多数计算机上用软件快速实现，同样也适合于在专用芯片上实现。
1.2DES算法描述
DES算法的加密过程首先对明文分组进行操作，需要加密的明文分组固定为64比特的块。
图1-1是DES加密算法的加密流程。
图1-2是密钥扩展处理过程。
图1-1DES加密算法流程
图1-2子密钥产生流程
2程序设计
2.1主要目标
（1）用java设计一个DES加密/解密程序；
（2）完成一个明文的加解密，明文是字符串，输入明文，输出密文，进行加密后，能够进行正确的解密；
（5）要求从控制台输入读取明文，并在控制台中输出明文及密文；
2.2程序使用工具
该程序用java语言编写，编写时所用的工具主要是eclipse
运行环境是jdk1.7及以上
3程序运行结果
测试明文：
01234ABCDabcd!
@#$
4具体实现
4.1DES.java
packagedes;
importjava.security.*;
importjavax.crypto.*;
/**
*DES加解密算法
*/
publicclassDES{
privatestaticStringstrDefaultKey="abcDEF123";
privateCipherencryptCipher=null;
privateCipherdecryptCipher=null;
/**
*默认构造方法，使用默认密钥
*@throwsException
*/
publicDES（）throwsException{
this（strDefaultKey）;
}
/**
*指定密钥构造方法
*@paramstrKey指定的密钥
*@throwsException
*/
publicDES（StringstrKey）throwsException{
//Security.addProvider（newcom.sun.crypto.provider.SunJCE（））;
Keykey=getKey（strKey.getBytes（））;
encryptCipher=Cipher.getInstance（"DES"）;
encryptCipher.init（Cipher.ENCRYPT_MODE,key）;
decryptCipher=Cipher.getInstance（"DES"）;
decryptCipher.init（Cipher.DECRYPT_MODE,key）;
}
/**
*加密字符串
*@paramstrIn需加密的字符串
*@return加密后的字符串
*@throwsException
*/
publicStringencrypt（StringstrIn）throwsException{
returnbyteArr2HexStr（encrypt（strIn.getBytes（）））;
}
/**
*加密字节数组
*@paramarrB需加密的字节数组
*@return加密后的字节数组
*@throwsException
*/
publicbyte[]encrypt（byte[]arrB）throwsException{
returnencryptCipher.doFinal（arrB）;
}
/**
*解密字符串
*@paramstrIn需解密的字符串
*@return解密后的字符串
*@throwsException
*/
publicStringdecrypt（StringstrIn）throwsException{
returnnewString（decrypt（hexStr2ByteArr（strIn）））;
}
/**
*解密字节数组
*@paramarrB需解密的字节数组
*@return解密后的字节数组
*@throwsException
*/
publicbyte[]decrypt（byte[]arrB）throwsException{
returndecryptCipher.doFinal（arrB）;
}
/**
*从指定字符串生成密钥，密钥所需的字节数组长度为8位
*不足8位时后面补0，超出8位只取前8位
*@paramarrBTmp构成该字符串的字节数组
*@return生成的密钥
*@throwsjava.lang.Exception
*/
privateKeygetKey（byte[]arrBTmp）throwsException{
byte[]arrB=newbyte[8];
for（inti=0;iarrB[i]=arrBTmp[i];
}
Keykey=newjavax.crypto.spec.SecretKeySpec（arrB,"DES"）;
returnkey;
}
/**
*将byte数组转换为表示16进制值的字符串，
*如：
byte[]{8,18}转换为：
0813，
*和publicstaticbyte[]hexStr2ByteArr（StringstrIn）
*互为可逆的转换过程
*@paramarrB需要转换的byte数组
*@return转换后的字符串
*@throwsException本方法不处理任何异常，所有异常全部抛出
*/
publicstaticStringbyteArr2HexStr（byte[]arrB）throwsException{
intiLen=arrB.length;
StringBuffersb=newStringBuffer（iLen*2）;
for（inti=0;iintintTmp=arrB[i];
while（intTmp<0）{
intTmp=intTmp+256;
}
if（intTmp<16）{
sb.append（"0"）;
}
sb.append（Integer.toString（intTmp,16））;
}
returnsb.toString（）;
}
/**
*将表示16进制值的字符串转换为byte数组，
*和publicstaticStringbyteArr2HexStr（byte[]arrB）
*互为可逆的转换过程
*@paramstrIn需要转换的字符串
*@return转换后的byte数组
*@throwsException本方法不处理任何异常，所有异常全部抛出
*/
publicstaticbyte[]hexStr2ByteArr（StringstrIn）throwsException{
byte[]arrB=strIn.getBytes（）;
intiLen=arrB.length;
byte[]arrOut=newbyte[iLen/2];
for（inti=0;iStringstrTmp=newString（arrB,i,2）;
arrOut[i/2]=（byte）Integer.parseInt（strTmp,16）;
}
returnarrOut;
}
}
4.2EncryUtil.java
packagedes;
/**
*加密解密工具类
*/
publicclassEncryUtil{
/**
*使用默认密钥进行DES加密
*/
publicstaticStringencrypt（StringplainText）{
try{
returnnewDES（）.encrypt（plainText）;
}catch（Exceptione）{
returnnull;
}
}
/**
*使用指定密钥进行DES解密
*/
publicstaticStringencrypt（StringplainText,Stringkey）{
try{
returnnewDES（key）.encrypt（plainText）;
}catch（Exceptione）{
returnnull;
}
}
/**
*使用默认密钥进行DES解密
*/
publicstaticStringdecrypt（StringplainText）{
try{
returnnewDES（）.decrypt（plainText）;
}catch（Exceptione）{
returnnull;
}
}
/**
*使用指定密钥进行DES解密
*/
publicstaticStringdecrypt（StringplainText,Stringkey）{
try{
returnnewDES（key）.decrypt（plainText）;
}catch（Exceptione）{
returnnull;
}
}
}
4.3TestDES.java
packagedes;
importjava.util.Scanner;
publicclassTestDES{
publicstaticvoidmain（String[]args）throwsException{
Scannerin=newScanner（System.in）;
Stringstr=in.next（）;
//Stringstr="01234ABCDabcd!
@#$";
Stringt="";
System.out.println（"加密后：
"+（t=EncryUtil.encrypt（str）））;
System.out.println（"解密后：
"+EncryUtil.decrypt（t））;
}
}
5课程报告总结
通过这次程序设计，我学到了很多东西，首先更深入的理解了DES算法，不仅完完全全弄懂了DES算法的各个过程，其次也提高了编程技巧，在处理一些问题时能选择较佳的方法。
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