DES算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、DES密碼算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 指導(dǎo)老師：陳心浩 張向明 E-MAIL：zhangxmhb QQ: 664624331軟件課程設(shè)計(jì)DES介紹DES密碼 Data Encryption Standard的縮寫。DES算法是一種數(shù)據(jù)加密算法。自從1977年公布以來，一直是國(guó)際上的商用保密通信和計(jì)算機(jī)通信的最常用的加密標(biāo)準(zhǔn)。DES密碼主要運(yùn)用迭代移位以及置換等操作達(dá)到加/解密的目的DES是一種分組密碼，它針對(duì)64位明文串進(jìn)行操作，密鑰長(zhǎng)度為64位，根據(jù)初始密鑰產(chǎn)生16個(gè)輪密鑰(子密鑰，48位長(zhǎng))。開發(fā)環(huán)境 開發(fā)工具 DELPHI 7.0 或C+BUILD

2、ER 或VC+64位信息塊（二進(jìn)制）圖1算法設(shè)計(jì)步驟 對(duì)字符串加密功能 （見圖1） 1、分塊處理 對(duì)信息碼（明碼）進(jìn)行分塊，使每塊長(zhǎng)度為64位二進(jìn)制位 。 2、初始置換處理 對(duì)每個(gè)塊進(jìn)行矩陣置換(Initial Permutation變換, 見圖2)。 并將置換后的64位塊分成長(zhǎng)度為32位的左右二塊：L0、R0。 3、對(duì)右塊 Rn 與輪密鑰 Kn 執(zhí)行 f 函數(shù)變換(見圖3) ； 4、對(duì)執(zhí)行 f 函數(shù)變換后的32位數(shù)與32位的左塊 Ln 執(zhí)行 XOR 操作； 5、將結(jié)果賦給左塊 Rn+1 , 將原右塊值賦給 Ln+1 ； 6、重復(fù)3-5步，直至第16個(gè)輪密鑰計(jì)算完畢； 7、最后執(zhí)行矩陣逆置換

3、(IP-1，見圖12),得到密文。信息碼分塊處理對(duì)信息碼的操作須以二進(jìn)制來處理對(duì)長(zhǎng)度不足64位的處理 1、計(jì)算信息碼的字節(jié)數(shù) lb； 2、判斷l(xiāng)b能否被8整除，如否則：計(jì)算在已轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制 的信息碼后添加2*(lb除以8的余數(shù)）個(gè)二進(jìn)制“0”； 3、在二進(jìn)制信息碼后添加64位的信息碼字節(jié)數(shù)二進(jìn)制數(shù) 位。INITIAL PERMUTATION以上矩陣列表元素，可采用數(shù)組存儲(chǔ)。初始化方式，可采用為數(shù)組賦初值方式，亦可根據(jù)其位置特征編程處理。圖2 初始置換表f 函數(shù)算法設(shè)計(jì)f函數(shù)算法步驟 (見圖3) 1、E擴(kuò)展處理 利用E擴(kuò)展矩陣表（見圖4），對(duì)32位右半塊 Rn 進(jìn)行位擴(kuò)展成48bits。 2、異

4、或處理 將擴(kuò)展后的 Rn 與輪密鑰 Kn 進(jìn)行異或操作變換。 3、S-BOX處理 將變換的數(shù)進(jìn)行S-BOX處理； S盒子有8個(gè)（見圖10、圖11）； (1)先將48位數(shù)分成8小塊，每塊6bits; (2)每小塊對(duì)應(yīng)一個(gè)S盒子，經(jīng)過變換后變?yōu)?位； 8個(gè)S盒子處理完畢后，變?yōu)?*4=32bits; 4、最后執(zhí)行 P 置換 (P表見附圖13),得到32位數(shù)據(jù)。圖3 f 函數(shù)算法設(shè)計(jì)E擴(kuò)展表圖4 E擴(kuò)展表S盒子算法設(shè)計(jì)S盒子算法步驟 1、將6bits小塊的第1、6位構(gòu)成一個(gè)十進(jìn)制數(shù) i； 2、將其中間4bits構(gòu)成一個(gè)十進(jìn)制數(shù) j； 3、在S盒子中以 i 為行，以 j 為列查找得到一個(gè)十進(jìn)制數(shù)。 4

5、、將這個(gè)十進(jìn)制數(shù)以4bits二進(jìn)制數(shù)輸出，即為結(jié)果(見圖5）。圖5 S盒子輸出(6進(jìn)4出)輪密鑰算法步驟 (見圖6)1、置換1處理(Permuted Choice-1,圖7) 并分成左、右二塊Cn、Dn，各32bits;2、循環(huán)左移處理3、置換2處理(Permuted Choice-2,圖8)4、重復(fù)2-3步進(jìn)行16輪，生成16個(gè)子密鑰圖6 輪密鑰生成算法圖7圖8循環(huán)左移算法每一輪密鑰生成前，將左、右二子塊分別循環(huán)左移圖9中右列對(duì)應(yīng)的位數(shù)然后將循環(huán)左移后的二塊合并即為當(dāng)輪子密鑰。圖9圖10圖11Inverse Initial Permutation以上矩陣列表元素，可采用數(shù)組存儲(chǔ)。初始化方式，

6、可采用為數(shù)組賦初值方式，亦可根據(jù)其位置特征編程處理。圖12f函數(shù)P置換表圖13算法設(shè)計(jì)步驟 對(duì)字符串解密功能 1、功能與串加密步驟相同。 2、不同之處： （1）、輪密鑰使用順序顛倒； （2）、左、右塊交換正好相反。算法設(shè)計(jì)步驟 對(duì)文件進(jìn)行加密/解密 1、操作步驟與串加/解密步驟相同。 2、不同之處： 需增加文件操作功能。 * 不作要求，有興趣的同學(xué)可以做。要完成的功能能正確實(shí)現(xiàn)串加密功能 能用指定密鑰對(duì)ASCII字符串或中文字符串進(jìn)行加密 。能正確實(shí)現(xiàn)串解密功能 用指定密鑰對(duì)密文進(jìn)行成功解密。能對(duì)文件進(jìn)行加密/解密 能對(duì)任意類型文件進(jìn)行加密及解密。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 完成友好的可視化界面設(shè)計(jì)。密鑰的選擇可按文本或十六進(jìn)制進(jìn)行設(shè)置。能成功實(shí)現(xiàn)對(duì)任意length串或任意size文件的加/解密功能。程序界面要輸出16個(gè)輪密鑰。程序界面要有顯示加密/解密過程。要能正確處理長(zhǎng)度 L64Bits的串的加密。課程任務(wù)第5周布置