網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)DES加密算法與實(shí)現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)DES加密算法研究與實(shí)現(xiàn)摘要：本文介紹紹了幾種常見(jiàn)見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)據(jù)加密方法，分分析了對(duì)稱(chēng)加加密與不對(duì)稱(chēng)稱(chēng)加密優(yōu)缺點(diǎn)點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際際詳細(xì)闡述了了DES對(duì)稱(chēng)加密算算法運(yùn)算與密密鑰計(jì)算，并并在VC++66.0中實(shí)現(xiàn)了改改算法，論證證了改算法加加密快速性與與可行性。關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)數(shù)數(shù)據(jù)，DES算法，加密密1引言網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密方方式有對(duì)稱(chēng)加加密、不對(duì)稱(chēng)稱(chēng)加密或者通通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞遞數(shù)據(jù)加密。常用的加密算法有RSA、DES、SSF33、3DES等，RSA為非對(duì)稱(chēng)加密算法，該算法在數(shù)較小時(shí)易于實(shí)現(xiàn)，而基于網(wǎng)絡(luò)安全需要有大整數(shù)的運(yùn)算，RSA就需要執(zhí)行大量的加減乘除、模冪、模逆和密鑰對(duì)生成運(yùn)算，軟件實(shí)現(xiàn)起來(lái)慢，特別在硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)效率低；對(duì)稱(chēng)加密也稱(chēng)為私鑰加密，采用私鑰算法，加解密數(shù)據(jù)使用同一個(gè)密鑰，它以塊為單位加密數(shù)據(jù)，一次加密一個(gè)數(shù)據(jù)塊，其優(yōu)點(diǎn)是加解密速度快，適合加密大量數(shù)據(jù)，DES算法常用于身份識(shí)別領(lǐng)域，對(duì)于電力系統(tǒng)這樣安全高要求系統(tǒng)也常用詞算法加密，比如，辦理電站調(diào)度操作票時(shí)，電腦鑰匙需通過(guò)接口與PC機(jī)聯(lián)系下載操作票，這種雙向識(shí)別為保安全可用該算法。下面對(duì)該算法加以解析并在程序上加以仿真驗(yàn)證。2DES算算法運(yùn)算分析析DES算法是用用56位密鑰對(duì)64位的明文操操作，該算法法運(yùn)算分為七七個(gè)步驟：輸輸入64個(gè)二進(jìn)制明明文數(shù)據(jù)區(qū)組組：，按照初始換換位表IP進(jìn)行換位，得得到數(shù)據(jù)組，換位表IP設(shè)置為8行8列，表示行列列中第i行第j列位置，置置換規(guī)則為，，IP表見(jiàn)表2.1。表2.1DEES算法IP表表2.2擴(kuò)充函數(shù)表表58504234261810260524436282012462546383022146645648403224168574941332517915951433527191136153453729211356355473931231573212345456789891011121312131415161716171819202120212223242524252627282928293031321設(shè)是第i+1次次迭代的64個(gè)二進(jìn)制位位輸入?yún)^(qū)組，將B分為L(zhǎng)和R兩個(gè)部分，每一部分為一個(gè)32位二進(jìn)制的數(shù)據(jù)塊。把R看成是由88個(gè)4位二進(jìn)制的的塊組成：通過(guò)循環(huán)抄錄相相鄰塊的相鄰鄰塊，將上述述8個(gè)4位二進(jìn)制擴(kuò)擴(kuò)充為8個(gè)6為二進(jìn)制的的塊，用E(R)表示示這個(gè)變換，稱(chēng)稱(chēng)為擴(kuò)充函數(shù)數(shù)，見(jiàn)表2.2。在第i+1次迭迭代中，用48位二進(jìn)制密密鑰與E(R)按位相加（邏邏輯異或），得得：將以上第j個(gè)6位二進(jìn)制塊塊輸入第j個(gè)替代函數(shù)數(shù)中，的功能是是把6位數(shù)變換成4位數(shù)，方法法是以為行號(hào)號(hào)，為列號(hào)，查查找，行列交交叉處即是要要輸出的4位數(shù)。替代代函數(shù)如下：：S1：14,44,13,11,2,155,11,88,3,100,6,122,5,9,,0,7;0,15,7,,4,14,,2,13,,1,10,,6,12,,11,9,,5,3,88;4,11,14,88,13,66,2,111,15,112,9,77,3,100,5,0;;15,12,88,2,4,,9,1,77,5,111,3,144,10,00,6,133;S2：15,11,8,144,6,111,3,4,,9,7,22,13,112,0,55,10;3,13,4,,7,14,,2,8,115,12,,0,1,110,6,99,11,55;0,114,7,111,10,,4,13,,1,5,88,12,66,9,3,,2,15;;13,8,100,1,3,,15,4,,2,11,,6,7,112,0,55,14,99;依次類(lèi)推：：S8：13,22,8,4,,6,15,,11,1,,10,9,,3,14,,5,0,112,7;1,15,133,8,100,3,7,,4,12,,5,6,111,0,114,9,22;7,111,4,11,9,122,14,22,0,6,,10,133,15,33,5,8;;2,1,14,,7,4,110,8,113,15,,12,9,,0,3,55,6,111;八個(gè)替代函數(shù)的的輸出拼接為為32位二進(jìn)制數(shù)數(shù)據(jù)區(qū)組，把把它作為換位位函數(shù)P（表2.3）的輸入，得得到輸出為：：表2.3換位函函數(shù)P表表2.4IP逆變換表167202119122817115232651831102824143227391913306221142540848165624643239747155523633138646145422623037545135221612936444125220602835343115119592734242105018582633141949175725把Li與Xi按按位相加，得得出Ri+1，令Ri=Li+1，即得出經(jīng)經(jīng)過(guò)第i+1次迭代加密密后的輸出Li+1，Ri+1，其中中，在這16次迭代中，前前15次L表示左32位，R表示右32位，最后一一次迭代后，L表示右32位，R表示左32位，最后一一次不再左右右變換，以保保證加密的對(duì)對(duì)成性。最后后對(duì)R和L做逆出事變變換即可得到到密碼文。逆逆初始變換表表IP見(jiàn)表2.4。所以最后后有：,.3DES算法法密鑰計(jì)算方方法在每次迭代中要要用到的48位密鑰是根根據(jù)64位原始密鑰鑰計(jì)算出來(lái)的的。設(shè)64位原始密鑰鑰為：,48位密鑰為：：,將原始密鑰鑰中所有8的倍數(shù)位用作作奇偶校驗(yàn)位位，48位密鑰計(jì)算算過(guò)程為：先先要舍棄原始始密鑰K中的所有奇奇偶校驗(yàn)位，經(jīng)經(jīng)過(guò)換位選擇擇處理，變成成兩個(gè)各為28位的數(shù)據(jù)區(qū)區(qū)組。其中換換位表為2.5。,.表2.5換位表表表2.6換位表表57494133251791585042342618102595143352719113605244366355473931231576254463830221466153453729211352820124換位表為2.66。再將各做n(n=11,2)位左循環(huán)移移位，得到：：,,對(duì)應(yīng)不同i的左循環(huán)移移位位數(shù)：i12345678910111213141516n1122222212222222將拼接為,用換換位選擇2，見(jiàn)表2.7，從中選出48位，形成第第一次迭代使使用的加密密密鑰：,用同樣的方方法遞推產(chǎn)生生第i次（i=2,…..16）迭代的密密鑰。表2.7置換換選擇2表14171124153281562110231912426816727201324152313747553040514533484449395634534642503629324DES算法的的程序設(shè)計(jì)上兩節(jié)對(duì)DESS算法運(yùn)算分分析和密鑰的的計(jì)算的分析析，將DES算法運(yùn)算過(guò)過(guò)程氛圍10個(gè)步驟：=1\*GB3①?gòu)耐獠枯斎肴?4位原始密鑰鑰，其中56位是密鑰位位，8位是奇偶校校驗(yàn)位；=2\*GB3②由依次計(jì)算算出16個(gè)48位密鑰分別用用于第1至第16次迭代，從從外部輸入64位明碼文；=3\*GB3③對(duì)做初始換換位，然后分分成個(gè)32位的，迭代計(jì)計(jì)數(shù)器置1，把擴(kuò)充函函數(shù)作用于，得得；=5\*GB3⑤若執(zhí)行加密密操作，則選選用，若執(zhí)行行解密操作，則則選用；=6\*GB3⑥計(jì)算，得448位的數(shù)據(jù)區(qū)區(qū)組；=7\*GB3⑦將分組分別通通過(guò)相應(yīng)的，得得到32位的數(shù)據(jù)區(qū)區(qū)組；=8\*GB3⑧將換位函數(shù)數(shù)P作用與，得到到，計(jì)算；=9\*GB3⑨令，迭代計(jì)計(jì)數(shù)器加1。=10\*GB3⑩如果迭代計(jì)計(jì)數(shù)器小于等等于16，則再次做做第6步至第9步，否則將將經(jīng)逆初始換換位作用之后后輸出。根據(jù)據(jù)以上步驟，用C++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，給出關(guān)鍵函數(shù)說(shuō)明：staticvoidDES(ccharOOut[8]],chaarIn[[8],cconstSUBKEEY_Pppskey,,boollTypee);//標(biāo)準(zhǔn)DES加解密staticvoidSETKEEY(connstchhar*KKey,iintleen);///設(shè)置密鑰staticvoidSet_SSubKeyy(SUBKKEY_Ppskeyy,connstchharKeey[8]));//設(shè)置子密鑰鑰staticvoidF_FUNNCTIONN(boollIn[332],cconstboolKi[488]);///f函數(shù)完成擴(kuò)擴(kuò)展置換、S盒代替和P盒置換staticvoidS_BOXXF(booolOutt[32],,consstbooolIn[[48]);;//S--盒代替函數(shù)數(shù)staticvoidTRANSSFORM((bool*Out,,booll*In,,consstchaar*Taable,intllen);///變換函數(shù)staticvoidXOR(bbool**InA,consttbooll*InBB,inttlen));//異或函數(shù)staticvoidCYCLEELEFT((bool*In,intllen,iintlooop);///循環(huán)左移函函數(shù)staticvoidByteTToBit((bool*Out,,consstchaar*Inn,inttbitss);//字節(jié)組轉(zhuǎn)換換成位組函數(shù)數(shù)staticvoidBitTooByte((char*Out,,consstboool*Inn,inttbitss);//位組轉(zhuǎn)換成成字節(jié)組函數(shù)數(shù)staticboolSubKeey;//子密鑰。5實(shí)驗(yàn)結(jié)果分分析在VC++6..0下實(shí)現(xiàn)測(cè)試試結(jié)果見(jiàn)圖55.1。圖5.1VCC++6.00下DES測(cè)試結(jié)果DES加密算法法的加密流程程概括為初始始置換運(yùn)算、16輪循環(huán)迭代代運(yùn)算和逆初初始置換運(yùn)算算三個(gè)過(guò)程，程程序運(yùn)行結(jié)果果頁(yè)很好地說(shuō)說(shuō)明了該算法法加解密的快快速性，這種種快速加解密密方法常用于于通信網(wǎng)絡(luò)兩兩端，當(dāng)雙方方約定了一致致的Key,在通信的源源點(diǎn)用Key對(duì)核心書(shū)記記進(jìn)行DES加密，然后后以密碼形式式在公共通信信網(wǎng)中傳輸?shù)降酵ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)的的終點(diǎn)，數(shù)據(jù)據(jù)到達(dá)目的地地后，用同樣樣的Key對(duì)密碼數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行解密。網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)使用用該法加密能能防止數(shù)據(jù)在在傳輸過(guò)程中中被竊聽(tīng)或者者篡改，尤其其適用長(zhǎng)數(shù)據(jù)據(jù)。但是，由由于DES算法采用的的是單密鑰體體制，在密鑰鑰管理方面，算算法要求通信信前對(duì)密鑰進(jìn)進(jìn)行秘密分配配，密鑰的更更換困難，所所以對(duì)不同的的通信對(duì)象，需需