DES加密算法的实现Word文档格式.docx

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若Mode为解密，则用Key对密码形式的数据Data解密，还原为Data的明码形式（64位）作为DES的输出结果。

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，他所使用的密钥也是64位，DES对64位的明文分组进行操作。

通过一个初始置换，将明文分组分成左半部分和右半部分，各32位长。

然后进行16轮相同的运算，这些相同的运算被称为函数f，在运算过程中数据和密钥相结合。

经过16轮运算后左、右部分在一起经过一个置换（初始置换的逆置换），这样算法就完成了。

（1）初始置换

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，

即将输入的第58位换到第1位，第50位换到第2位，…，依次类推，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。

。

（2）逆置换

经过16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换的逆运算。

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。

（3）函数f（Ri,Ki）的计算

“扩展置换”是将32位放大成48位，“P盒置换”是32位到32位换位，

在（Ri,Ki）算法描述图中，选择函数功能是把6b数据变为4b数据。

（4）子密钥Ki（48b）的生成算法

开始，由于不考虑每个字节的第8位，DES的密钥从64位变为48位，如表6所示，首先56位密钥被分成两个部分，每部分28位，然后根据轮数，两部分分别循环左移l或2位。

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实际可用位数只有56位。

即：

经过密钥置换表的变换后，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，然后分别进行第一次循环左移，得到C1，D1，将C1（28位），D1（28位）合并得到56位，再经过压缩置换，从而便得到了密钥K0（48位）。

依次类推，便可得到K1，K2，…，K15。

需要注意的是，16次循环左移对应的左移位数要依据表7所示的规则进行。

以上介绍了DES算法的加密过程。

DES算法的解密过程是一样的，区别仅在于第一次迭代时用子密钥K15，第二次是K14，…，最后一次用K0，算法本身并没有任何变化。

四，实验步骤：

a）选择并熟悉一种密码算法。

b）编写概要设计，详细设计报告

c）使用visualc++工具，编码.

d）调试及测试

五，主要程序

#include<

stdio.h>

stdlib.h>

string.h>

voidshow1（）//主界面

{

printf（"

\n\n\n\t\t***************DES加密解密系统******************\n\n"

）;

\t\t--------------------------------------------------\n"

//printf（"

\t\t**************************************************\n"

\t\t**\t\t\t\t\t\t**\n"

\t\t**\t\t\t1.加密\t\t\t**\n"

\t\t**\t\t\t2.解密\t\t\t**\n"

\t\t**\t\t\t3.退出\t\t\t**\n"

}

voidshow2（）//加密界面

\n\n\n\t\t******************DES加密**********************\n\n"

\t\t**\t请选择明文和密钥的输入方式:

\t\t**\n"

\t\t**\t\t1.直接输入\t\t\t**\n"

\t\t**\t\t2.从文件读取\t\t\t**\n"

\t\t**\t\t3.退出\t\t\t\t**\n"

\t\t\t选择:

"

voidreader（charstr[30],chars[8]）//读取明文和密钥

FILE*fp;

fp=fopen（str,"

r"

if（fp==NULL）

{

printf（"

明文读取失败!

\n"

}

else

fscanf（fp,"

%s"

s）;

fclose（fp）;

voidTo2Bin（charp[8],intb[64]）//将字节转换成二进制流

inti,k=0;

for（i=0;

i<

8;

i++）

intj=0x80;

for（;

j;

j>

>

=1）

{

if（j&

p[i]）

{

b[k++]=1;

}

else

b[k++]=0;

}

}

intIP_Table[64]=//初始置换（IP）

{

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

};

intE_Table[]={//扩展变换E

31,0,1,2,3,4,

3,4,5,6,7,8,

7,8,9,10,11,12,

11,12,13,14,15,16,

15,16,17,18,19,20,

19,20,21,22,23,24,

23,24,25,26,27,28,

27,28,29,30,31,0

intS_Box[8][4][16]={//8个s盒

{

{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}

}

};

intIP_1_Table[64]=//逆初始置换IP^-1

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

intP_Table[32]=//置换运算P

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

intPC_1[56]=

56,48,40,32,24,16,8,//密钥置换PC_1

0,57,49,41,33,25,17,

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

intPC_2[48]=//密钥置换PC_2

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

voidReplacement（intarry1[],intarry2[],intarry3[],intnum）//置换函数（初始IP，逆初始IP，

inti,tmp;

num;

i++）

tmp=arry2[i];

arry3[i]=arry1[tmp];

intmove_times[16]={1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1};

//对左移位的规定

voidlif_move（intarry1[],intarry2[],intn）//左移位实现函数

inti;

28;

arry2[i]=arry1[（n+i）%28];

intK[16][48];

//存放16轮子密钥

intc[64];

//存放明文或密文

intL[17][32],R[17][32];

//存放加密过程中左右部分

voidSubKey（intK0[64]）//子密钥产生函数

intK1[56],K2[56];

intC[17][28],D[17][28];

Replacement（K0,PC_1,K1,56）;

//密钥置换PC_1

i++）//将PC_1输出的56比特分为左右两部分

C[0][i]=K1[i];

D[0][i]=K1[i+28];

i=0;

while（i<

16）

intj;

lif_move（C[i],C[i+1],move_times[i]）;

lif_move（D[i],D[i+1],move_times[i]）;

for（j=0;

j<

j++）

K2[j]=C[i+1][j];

K2[j+28]=D[i+1][j];

Replacement（K2,PC_2,K[i],48）;

//密钥置换PC_2

i++;

/*printf（"

\n子密钥生成过程中，左边生成的值:

17;

\nC[%d]:

i）;

if（j%7==0）

printf（"

"

printf（"

%d"

C[i][j]）;

\n子密钥生成过程中，右边生成的值:

\nD[%d]:

D[i][j]）;

}*/

voidS_compress（intarry[],intshc[]）//S盒压缩变换，其中数组shc存放经过s盒的结果

inth,l;

//行，列

intsha[8];

//存放经过s盒的十进制结果

inti,j;

inttemp[4];

i++）//s盒压缩变换

h=arry[（1+（i*6））-1]*2+arry[（6+（i*6））-1];

l=arry[（2+（i*6））-1]*8+arry[（3+（i*6））-1]*4+arry[（4+（i*6））-1]*2+arry[（5+（i*6））-1];

sha[i]=S_Box[i][h][l];

for（j=3;

=0;

j--）

temp[j]=sha[i]%2;

sha[i]=sha[i]/2;

for（j=0;

4;

shc[4*i+j]=temp[j];

\n第%d次s盒的输出:

m++）;

32;

if（i%8==0）

shc[i]）;

voidTo10（inta[],intb[],intn）//二进制转十进制

inttemp;

intarry[16][4];

n/4;

arry[i][j]=a[4*i+j];

for（i=0;

temp=arry[i][0]*8+arry[i][1]*4+arry[i][2]*2+arry[i][3]*1;

/*for（j=3;

if（arry[i][j]==1）

t=1;

for（k=0;

k<

3-j;

k++）

{

t=t*2;

}

temp+=t;

}*/

b[i]=temp;

voidTo102（inta[],intb[],intn）//二进制转十进制

intarry[8][8];

intt=1,k;

n/8;

arry[i][j]=a[8*i+j];

temp=0;

for（j=7;

7-j;

voidF_Function（inta[32],intb[32],intn）//F函数

inttmp[48];

inttep[32];

Replacement（a,E_Table,tmp,48）;

//扩展变换E

\n第%d轮E盒扩展结果:

n）;

48;

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