网络安全课程设计模板DES算法.docx
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网络安全课程设计模板DES算法.docx
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网络安全课程设计模板DES算法
网络安全课程设计
课题名称DES算法程序实现
院系电子与信息工程学院计算机系
班级网络工程
学号
姓名
指导老师
一、课题设计目标
提高学生在网络安全方面综合运用理论知识解决实际问题的能力。
使学生得到一次科学研究工作的初步训练,懂得网络加密/解密的方法和实现、网络相关安全工具的使用方法与网络攻击的防范
二、课题设计任务
a、对称密码算法的理论学习
b、利用VC/C/C++/Java(任意一种)实现DES算法,要求,有界面,输入明文,点击加密,可实现加密,把明文转变为密文;点击解密,可实现解密,即把密文转变为明文。
三、课题设计硬件环境
带有Windows操作系统的计算机。
四、课题设计软件环境
VS2010编译环境
五、设计步骤及代码
1.算法描述
DES算法的流程如图1-1和1-2所示。
首先把明文分成若干个64bit的分组,算法一个分组作为输入,通过一个初始置换(IP)将明文分组分成左半部分(L0)和右半部分(R0)各位32比特。
然后进行16轮完全相同的运算,这些运算称为函数f,在运算过程中数据与密钥相结合。
经过16轮运算后,左、右两部分合在一起经过一个末置换(初始转换的逆置换IP-1),输出一个64bit的密文分组。
2.程序源代码
#include
#include
usingnamespacestd;
conststaticcharip[]={//IP置换
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
};
conststaticcharfp[]={//最终置换
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,
34,2,42,10,50,18,58,26,
33,1,41,9,49,17,57,25
};
conststaticcharsbox[8][64]={//s_box
/*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,
4,1,14,8,13,6,2,11,15,12,9,7,3,10,5,0,
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,
13,6,4,9,8,15,3,0,11,1,2,12,5,10,14,7,
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,
14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6,
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,
13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6,
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
};
conststaticcharrar[]={//压缩置换
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
};
conststaticcharei[]={//扩展置换
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,
28,29,30,31,32,1
};
conststaticcharPzh[]={//P置换
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
};
conststaticcharKeyrar[]={
57,49,41,33,25,17,9,
1,58,50,42,34,26,18,
10,2,59,51,43,35,27,
19,11,3,60,52,44,36,
63,55,47,39,31,23,15,
7,62,54,46,38,30,22,
14,6,61,53,45,37,29,
21,13,5,28,20,12,4
};
boolkey[16][48]={0},/*rekey[16][48],*/
charkey_in[8];
voidByteToBit(bool*Out,char*In,intbits)//字节到位的转换
{
inti;
for(i=0;i Out[i]=(In[i/8]>>(i%8))&1; } voidBitToByte(char*Out,bool*In,intbits)//位到字节转换 { for(inti=0;i Out[i]=0; for(i=0;i Out[i/8]|=In[i]<<(i%8);//"|="组合了位操作符和赋值操作符的功能 } voidXor(bool*InA,constbool*InB,intlen)//按位异或 { for(inti=0;i InA[i]^=InB[i]; } voidkeyfc(char*In)//获取密钥函数 { inti,j=0,mov,k; boolkey0[56],temp,keyin[64]; ByteToBit(keyin,In,64);//字节到位的转换 for(i=0;i<56;i++)//密钥压缩为56位 key0[i]=keyin[Keyrar[i]-1]; for(i=0;i<16;i++)//16轮密钥产生 { if(i==0||i==1||i==8||i==15) mov=1; else mov=2; for(k=0;k { for(intm=0;m<8;m++) { temp=key0[m*7]; for(j=m*7;j key0[j]=key0[j+1]; key0[m*7+6]=temp; } temp=key0[0]; for(m=0;m<27;m++) key0[m]=key0[m+1]; key0[27]=temp; temp=key0[28]; for(m=28;m<55;m++) key0[m]=key0[m+1]; key0[55]=temp; } for(j=0;j<48;j++)//压缩置换并储存 key[i][j]=key0[rar[j]-1]; } } voidDES(charOut[8],charIn[8],boolMS)//加密核心程序,ms=0时加密,反之解密 { boolMW[64],tmp[32],PMW[64];//注意指针 boolkzmw[48],keytem[48],ss[32]; inthang,lie; ByteToBit(PMW,In,64); for(intj=0;j<64;j++) { MW[j]=PMW[ip[j]-1];//初始置换 } bool*Li=&MW[0],*Ri=&MW[32]; for(inti=0;i<48;i++)//右明文扩展置换 kzmw[i]=Ri[ei[i]-1];//注意指针 if(MS==0)//DES加密过程 { for(intlun=0;lun<16;lun++) { for(i=0;i<32;i++) ss[i]=Ri[i]; for(i=0;i<48;i++)//右明文扩展置换 kzmw[i]=Ri[ei[i]-1];//注意指针 for(i=0;i<48;i++) keytem[i]=key[lun][i];//轮密钥 Xor(kzmw,keytem,48); /*S盒置换*/ for(i=0;i<8;i++) { hang=kzmw[i*6]*2+kzmw[i*6+5]; lie=kzmw[i*6+1]*8+kzmw[i*6+2]*4+kzmw[i*6+3]*2+kzmw[i*6+4]; tmp[i*4+3]=sbox[i][(hang+1)*16+lie]%2; tmp[i*4+2]=(sbox[i][(hang+1)*16+lie]/2)%2; tmp[i*4+1]=(sbox[i][(hang+1)*16+lie]/4)%2; tmp[i*4]=(sbox[i][(hang+1)*16+lie]/8)%2; } for(inti=0;i<32;i++)//P置换 Ri[i]=tmp[Pzh[i]-1]; Xor(Ri,Li,32);//异或 for(i=0;i<32;i++)//交换左右明文 { Li[i]=ss[i]; } } for(i=0;i<32;i++) { tmp[i]=Li[i]; Li[i]=Ri[i]; Ri[i]=tmp[i]; } for(i=0;i<64;i++) PMW[i]=MW[fp[i]-1]; BitToByte(Out,PMW,64);//位到字节的转换 } else//DES解密过程 { for(intlun=15;lun>=0;lun--) { for(i=0;i<32;i++) ss[i]=Ri[i]; for(inti=0;i<48;i++)//右明文扩展置换 kzmw[i]=Ri[ei[i]-1];//注意指针 for(i=0;i<48;i++) keytem[i]=key[lun][i];//轮密钥 Xor(kzmw,keytem,48); /*S盒置换*/ for(i=0;i<8;i++) { hang=kzmw[i*6]*2+kzmw[i*6+5]; lie=kzmw[i*6+1]*8+kzmw[i*6+2]*4+kzmw[i*6+3]*2+kzmw[i*6+4]; tmp[i*4+3]=sbox[i][(hang+1)*16+lie]%2; tmp[i*4+2]=(sbox[i][(hang+1)*16+lie]/2)%2; tmp[i*4+1]=(sbox[i][(hang+1)*16+lie]/4)%2; tmp[i*4]=(sbox[i][(hang+1)*16+lie]/8)%2; } for(i=0;i<32;i++)//P置换 Ri[i]=tmp[Pzh[i]-1]; Xor(Ri,Li,32);//异或 for(i=0;i<32;i++)//交换左右明文 { Li[i]=ss[i]; } } for(i=0;i<32;i++) { tmp[i]=Li[i]; Li[i]=Ri[i]; Ri[i]=tmp[i]; } for(i=0;i<64;i++) PMW[i]=MW[fp[i]-1]; BitToByte(Out,PMW,64);//位到字节的转换 } } voidmain() { charKi[8],jm[8],final[8]; inti0; cout<<"请输入密钥(8字节): "< for(i0=0;i0<8;i0++) cin>>Ki[i0]; keyfc(Ki); cout<<"请输入明文: "< for(i0=0;i0<8;i0++) cin>>jm[i0]; DES(final,jm,0); cout<<"加密后: "< for(i0=0;i0<8;i0++) cout< cout< cout<<"解密后: "< DES(jm,final,1);//解密 for(i0=0;i0<8;i0++) cout< cout< } 3.运行结果验证 1.加密字母: 2.加密汉字: 六、总结及展望 本次实验主要考察对DES的理解程度和编程熟练度。 实验的过程中遇到了相当多的问题,不会的就查阅资料,资料不懂就XX,请教老师,同学。 这次实验虽然比较累,但是我和我的同伴们却乐在其中,学习虽苦,但劳动带来的快乐却无与伦比,这次实验收获颇丰,知识理论上的,体验上的,各方面的,最重要的是明白了团队合作的重要性。 七、参考资料 《信息安全基础》 《网络安全课程设计实验指导书》 XX查找相关知识点
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