DES加密解密算法的C++实现实验报告Word格式.docx
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5、实验过程记录
在对DES算法有了清晰的认识后,编码过程中我将其分为几个关键部分分别进行编码,最后将整个过程按顺序执行,即可完成DES的加密,代码的主要几个函数如下:
代码
//:
定义控制台应用程序的入口点。
//
#include"
"
#include<
iostream>
bitset>
string>
usingnamespacestd;
//置换矩阵
intIP_EX[64]={58,50,42,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,62,54,46,38,30,22,14,6,64,56,48,40,32,24,16,8,57,49,41,33,25,17,9,1,59,51,43,35,27,19,11,3,61,53,45,37,29,21,13,5,63,55,47,39,31,23,15,7
};
intIP_ANTEX[64]={40,8,48,16,56,24,64,32,39,7,47,15,55,23,63,31,38,6,46,14,54,22,62,30,37,5,45,13,53,21,61,29,36,4,44,12,52,20,60,28,35,3,43,11,51,19,59,27,34,2,41,10,50,18,58,26,33,1,41,9,49,17,57,25
//扩展矩阵
intEXTEND[48]={
32,1,2,3,4,5,4,5,6,7,8,9,8,9,10,11,12,13,12,13,14,15,16,17,16,17,18,19,20,21,20,21,22,23,24,25,24,25,26,27,28,29,28,29,30,31,1,2
//S盒intS[8][4][16]={{{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},{4,1,14,8,13,6,2,11,15,12,9,7,3,10,5,0},{15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13}
},{{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}
},{{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},{13,6,4,9,8,15,3,0,11,1,2,12,5,10,14,7},{1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12}
},{{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}},{{2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9},{14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6},{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}},
{{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}
},{{4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1},{13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6},{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}
},{{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}
}
intDIREX[32]={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
//左移移位表
intMOVELEFT[16]={1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1
//压缩换位表2
intCutEX[48]={14,17,11,24,1,5,
3,28,15,6,21,10,23,19,12,4,26,8,16,7,27,20,13,2,41,52,31,37,47,55,30,40,51,45,33,48,44,49,39,56,34,53,46,42,50,36,29,32
typedefcharElemType;
ElemTypesubsec[16][48];
//Byte转bit
intByteToBit(ElemTypech,ElemTypebit[8]){
for(intindex=7;
index>
=0;
index--){bit[index]=(ch>
>
index)&
1;
//cout<
<
(int)bit[index];
return0;
//bit转Byte
intBitToByte(ElemTypebit[8],ElemType&
ch){ElemTypetempch=0;
ElemTypetempbit[8];
for(inti=0;
i<
8;
i++){tempbit[i]=bit[i];
tempbit[7]=0;
index--)
{
tempch=tempch|(tempbit[index]<
(index));
}ch=tempch;
(char)tempch<
endl;
//按64位分一组
voidGet64Bit(ElemTypech[8],ElemTypebit[64]){ElemTypetemp[8];
intcount=0;
i++){ByteToBit(ch[i],temp);
for(intj=0;
j<
j++){bit[count*8+j]=temp[7-j];
count++;
//初始置换
voidInitialEX(ElemTypeInorder[64],ElemTypeDisorder[64]){for(inti=0;
64;
i++){Disorder[i]=Inorder[IP_EX[i]-1];
//逆置换
voidAntiEx(ElemTypeDisorder[64]){ElemTypetemp[64];
i++){
temp[i]=Disorder[i];
i++){Disorder[i]=temp[IP_ANTEX[i]-1];
//扩展置换
voidExpandEX(ElemTypeRightMsg[32],ElemTypeExpandMsg[48]){
48;
i++){ExpandMsg[i]=RightMsg[EXTEND[i]-1];
//16轮加密迭代
voidMoveLeft(ElemTypeC[28],ElemTypeD[28],ElemTypeL0[32],ElemTypeR0[32]){ElemTypeSecret[48];
//子密钥ElemTypeResult[48];
//每轮异或结果ElemTypeSout[32];
//每轮S盒输出ElemTypeDirOut[32];
//直接置换输出
ElemTypeRResult[32];
ElemTypeLResult[32];
ElemTypeExpandMsg[48];
ElemTypetemp[32];
32;
i++){LResult[i]=L0[i];
RResult[i]=R0[i];
16;
i++){if(MOVELEFT[i]==1){for(intj=0;
27;
j++){C[i]=C[i+1];
C[27]=0;
}else{for(intj=0;
26;
j++){
C[i]=C[i+2];
C[26]=0;
ExpandEX(RResult,ExpandMsg);
GetCD48(C,D,Secret);
j++)
subsec[15-i][j]=Secret[j];
//获取界面的子密钥
XOR(ExpandMsg,Secret,Result);
//S盒置换
getSOut(Result,Sout);
//直接置换
DirExchange(Sout,DirOut);
//与L进行异或
XORLR(DirOut,LResult,temp);
i++){LResult[i]=RResult[i];
RResult[i]=temp[i];
i++){L0[i]=LResult[i];
R0[i]=RResult[i];
/*cout<
zuo"
i++){cout<
(int)LResult[i];
if((i+1)%8==0){cout<
cout<
右边"
(int)RResult[i];
if((i+1)%8==0)
}*/
LResult[j]=RResult[j];
j++){RResult[j]=temp[j];
左边"
if((i+1)%8==0){
}}*/
//生成48位子密钥
voidGetCD48(ElemTypeC[28],ElemTypeD[28],ElemTypeSecret[48]){ElemTypetemp[56];
28;
temp[i]=C[i];
for(inti=28;
56;
i++)
i++){Secret[i]=temp[CutEX[i]];
//48位明文与子密钥进行异或
/*ExpandMsg[48]48位明文,Secret[48]48位密钥,Result[48]异或结果*/voidXOR(ElemTypeExpandMsg[48],ElemTypeSecret[48],ElemTypeResult[48]){for(inti=0;
i++){Result[i]=ExpandMsg[i]^Secret[i];
//S盒四位输出
voidgetSOut(ElemTypeResult[48],ElemTypeSout[32]){introw;
intcol;
ElemTypetemp[6];
i++){for(intj=0;
6;
j++){temp[j]=Result[i*6+j];
row=temp[0]*2+temp[5];
col=temp[1]*8+temp[2]*4+temp[3]*2+temp[4]*1;
intk=S[i][row][col]%2;
Sout[i*4+3]=k;
Sout[i*4+2]=k%2;
Sout[i*4+1]=(k%2)%2;
Sout[i*4]=((k%2)%2)%2;
voidDirExchange(ElemTypeSout[32],ElemTypeDirOut[32]){
i++){DirOut[i]=Sout[DIREX[i]-1];
//左右异或得到R[i]
voidXORLR(ElemTypeDirOut[32],ElemTypeLeft[32],ElemTypeResult[32]){for(inti=0;
i++){Result[i]=DirOut[i]^Left[i];
void_tmain(intargc,_TCHAR*argv[]){ElemTypebit[64];
ElemTypech[8];
ElemTypeDisorder[64];
ElemTyperight[32];
ElemTypeleft[32];
ElemTypeexpand[48];
ElemTypeSECRET[56]={1,1,0,1,0,0,1,1,1,0,1,0,1,1,0,0,0,0,1,0,1,1,0,0,0,1,1,1,0,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,0,1,1,1,1,0,0,0,1,0,0,1,1,1,0,1
//获取C0与D0ElemTypeC[28];
ElemTypeD[28];
i++){C[i]=SECRET[i];
D[i]=SECRET[i+28];
请输入原文:
stringstr;
cin>
str;
DivideString(str,1,ch);
Get64Bit(ch,bit);
原64位明文>
(int)bit[i];
置换后的乱序64位明文>
InitialEX(bit,Disorder);
(int)Disorder[i];
}}
获取右半边明文>
for(inti=32;
i++){right[i-32]=Disorder[i];
(int)right[i-32];
获取左半边明文>
i++){left[i]=Disorder[i];
(int)left[i];
ExpandEX(right,expand);
输出第一次扩展明文>
(int)expand[i];
输出c>
(int)C[i];
if((i+1)%7==0){cout<
输出d>
(int)D[i];
MoveLeft(C,D,left,right);
ElemTypeSecretOut[64];
i++){SecretOut[i]=right[i];
SecretOut[i+32]=left[i];
AntiEx(SecretOut);
密文二进制输出>
(int)SecretOut[i];
ElemTypechout[8];
密文输出>
Bit64ToByte8(SecretOut,chout);
(char)chout[i];
intsolve;
endl<
输入1开始解密>
solve;
if(solve==1){cout<
开始解密>
ElemTypemDisorder[64];
ElemTypemleft[32];
ElemTypemright[32];
ElemTypemexpand[48];
InitialEX(SecretOut,mDisorder);
获取右半边密文>
i++){mright[i-32]=mDisorder[i];
(int)mright[i-32];
获取左半边密文>
i++){mleft[i]=mDisorder[i];
(int)mleft[i];
ExpandEX(mright,mexpand);
(int)mexpand[i];
mMoveLeft(C,D,mleft,mright);
ElemTypemSecretOut[64];
mSecretOut[i]=mright[i];
mSecretOut[i+32]=mleft[i];
AntiEx(mSecretOut);
原文二进制输出>
(int)mSecretOut[i];
ElemTypemchout[8];
出>
Bit64ToByte8(mSecretOut,mchout);
(char)mchout[i];
7、实验结果
1、根据提示,输入任意8字节的原文,并将其转换为64为二进制明文:
2、将64为二进制明文进行初始置换:
3、将原64位明文分成左右两半,并对右半边进行扩展置换:
4依次获得子密钥。
按上述流程完成16轮迭代运算后进行终结置换,得到64位密文(整个过程设计数据过多,没有一一输出,只给出最终截图内容)
5.按1开始进行解密,流程与加密相同,中间过程省去,只给出最终结果:
8、实验总结
通过完成本实验,我详细了解了DES算法的实现过程和工作原理,相比较在课堂上学到的理论知识,我认为通过实践后掌握的更加深刻。
在课堂上我们学习DES算法,很多都是基于理论上的知识,但并没有真正的使用过DES,而通过编码实现DES,我们更好地理解了该怎么用DES去解决实际问题,这对我们以后的学习是很有帮助的,掌握了DES的算法实现后,我们在以后写到相关程序时可以快速的将其利用,使其真正的为我们服务。
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