密码学实验三—DES算法的实现

实验三用DES实现对数据的加解密

一、实验目的

1. 用DES加密方法实现对明文的加密

2．用DES解密加密后的密文

二、实验内容

1、给定八字节明文，输入8位密钥对明文加密

2、用同一个密钥对加密的密文解密的到原来的明文

三、实验原理

实验步骤（包括流程图、功能模块）

【实验原理】

1、DES算法把64位的明文输入块变为64位的密文输出块，它所使用的密钥也是64位,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，其置换规则见下表：

58,50,12,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,

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,

2. 将输入的第58位换到第一位，第50位换到第2位，...，依此类推，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，例：设置换前的输入值为D1D2D3......D64，则经过初始置换后的结果为：L0=D550 (8)

R0=D57D49 (7)

经过26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，其逆置换规则如下表所示：

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,

3. DES算法的解密过程是一样的，区别仅仅在於第一次迭代时用子密钥K15，第二次K14、......，最后一次用K0，算法本身并没有变化。

【算法流程图】

【功能模块】

1.输入明文：

void DES::SetMsg(char* _msg, int_length) {

if (_length>8)

{

return;

}

for (int i = 0; i < _length; i++)

{

msg[i] = _msg[i];

}

//转换成二进制

Char2Bit(msg, bmsg, 8);

};

2.输入密钥：

void DES::SetKey(char* _key, int_length) {

if (_length>8)

{

return;

}

for (int i = 0; i < _length; i++)

{

key[i] = _key[i];

}

//转成二进制

Char2Bit(key, bkey, 8);

};

3.各种置换：

void DES::InitSwap(bool in[64])

{

//打乱

for (int i = 0; i < 32; i++)

{

lmsgi[i] = in[ip[i] - 1];

rmsgi[i] = in[ip[i + 32] - 1];

}

};

//

//初始逆置换函数

void DES::InitReSwap(bool out[64])

{

//组合成64数组

bool temp[64];

for (int i = 0; i < 32; i++)

{

temp[i] = rmsgi[i];

temp[32 + i] = lmsgi[i];

}

//按照逆ip矩阵

for (int i = 0; i < 64; i++)

{

out[i] = temp[back_ip[i] - 1];

}

};

//

void DES::SubKeyOff(bool* _subkey, int_off)

{

bool temp;

for (int i = 0; i < _off; i++)

{

temp = _subkey[0];

for (int i = 0; i < 27; i++)

{

_subkey[i] = _subkey[i + 1];

}

_subkey[27] = temp;

}

};

4.S盒处理：

void DES::DealSBox(bool in[48], bool out[32])

{

bool _in[6], _out[4];

//8个盒子

for (int i = 0; i < 8; i++)

{

//提取盒子

for (int j = 0; j < 6; j++)

{

_in[j] = in[i * 6 + j];

}

//压缩

_DealSBox(_in, _out, i);

//放进out数组

for (int jj = 0; jj < 4; jj++)

{

out[i * 4 + jj] = _out[jj];

}

}

};

5.加密函数：

void DES::CrypteFunction(bool in[32], int isubkey, bool out[32])

{

//e 操作

bool temp1[48];

EOperation(in, temp1);

bool temp2[48];

Mode2Add(temp1, (bool *)subkey[isubkey], temp2, 48);//ok

//盒子压缩bool temp3[48];

DealSBox(temp2, temp3);

//置换运算p

POperation(temp3, out);

};

6.解密函数：

void DES::Decipher()

{

bool temp1[32], temp2[32];

//初始置换ip

InitSwap(bcryptedmsg);

//16轮迭代加密

for (int i = 0; i < 16; i++)

{

if (i % 2 == 0)

{

//L1=R0

CopyArray(rmsgi, lmsgi1, 32);

//f(R0,k0)

CrypteFunction(rmsgi, 15 - i, temp1);

//L0+f(R0,k0)

Mode2Add(lmsgi, temp1, temp2, 32);

//R1=L0+f(R0,k0)

CopyArray(temp2, rmsgi1, 32);

}

else

{

//L2=R1

CopyArray(rmsgi1, lmsgi, 32);

//f(R1,k1)

CrypteFunction(rmsgi1, 15 - i, temp1);

//L1+f(R1,k1)

Mode2Add(lmsgi1, temp1, temp2, 32);

//R2=L1+f(R1,k1)

CopyArray(temp2, rmsgi, 32);

}

}

//逆初始置换ip

InitReSwap(bdecipher);

//转成字符

Bit2Char(bdecipher, decipher);

};

四、软件使用说明（开发环境、参数使用详细说明、实验结果+相应截图等）

【开发环境】

Microsoft Visual Studio 2015

Microsoft Windows 10

【参数使用】

char* msg;

char *key;

【实验结果】

实验数据：

六、参考资料（书籍或网络文章）

《密码编码学与网络安全——原理与实践（第五版）》

百度

七、实验心得和总结

做这次DES加解密实验前首先要充分了解其原理，在这个实验中，比较难的就是，要将明文和密钥经过初始变换和十六轮加密变换等一系列变换后才能得到置换，其中的变换步骤比较多，而且比较复杂，还要将十六进制转化为二进制，工作量比较大。

附:程序源代码

#include"stdafx.h"

#include

#include

using namespace std;

class DES

{

private:

//明文

char msg[8];

bool bmsg[64];

//密钥

char key[8];

bool bkey[64];

//16个子密钥

bool subkey[16][48];

//l0 r0中间变量

bool rmsgi[32], lmsgi[32];//第i个

bool rmsgi1[32], lmsgi1[32];//第i+1个

//密文bool bcryptedmsg[64];

char cryptedmsg[8];

//解密的结果

bool bdecipher[64];

char decipher[8];

private:

//静态常量

//不允许在类内初始化

//初始值换ip

const static int ip[64];

//子密钥

//置换选择1

const static int c0[28];

const static int d0[28];

//循环左移表

const static int keyoff[16];

//置换选择2

const static int di[48];

//加密函数

//e运算

const static int e_operate[48];

//sbox

const static int sbox[8][64];

//置换运算p

const static int p_operate[32];

//逆初始置换ip

const static int back_ip[64];

//位掩码

const static char bitmask[8];

public:

//设置明文和密钥

//_length要小于或等于8

void SetMsg(char* _msg, int _length);

void SetKey(char* _msg, int _length);

//生产子密钥

void ProduceSubKey();

//总的的加密流程

void Crypte();

//解密

void Decipher();

//输出密文

void OutPutCryptedMsg();

//二进制转成字符

void Bit2Char(bool* _barray, char* _carray);//length=64

//输出解密后的明文void OutPutDecipher();

private:

//字符转成二进制，并保存到64位bool数组中

void Char2Bit(char* _carray, bool* _barray, int length);

////二进制转成字符

//void Bit2Char(bool* _barray,char* _carray);//length=64

//初始置换

void InitSwap(bool in[64]);

//初始逆置换

void InitReSwap(bool out[64]);

//循环左移

void SubKeyOff(bool* _subkey, int _off);

//e运算操作函数

void EOperation(bool a[32], bool b[48]);

//模2相加

//相同为0 不同为1

void Mode2Add(bool a[], bool b[], bool c[], int length);

//sbox

void DealSBox(bool in[48], bool out[32]);

void _DealSBox(bool in[6], bool out[4], int box);

//p opraration

void POperation(bool temp[32], bool result[32]);

//加密函数

void CrypteFunction(bool in[32], int isubkey, bool out[32]);

//数组之间赋值

void CopyArray(bool array1[], bool array2[], int size);

};

using namespace std;

//静态常量

const int DES::ip[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

};

const int DES::c0[28] = {

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

};

const int DES::d0[28] = {

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

};

const int DES::keyoff[16] = {

1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1

};

const int DES::di[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

};

const int DES::e_operate[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,

28,29,30,31,32,1

};

const int DES::sbox[8][64] = {

{

14, 4, 13, 1, 1, 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, 13, 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

}

};

const int DES::p_operate[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

};

const int DES::back_ip[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,

34,2,42,10,50,18,58,26,

33,1,41,9,49,17,57,25

};

const char DES::bitmask[8] = { 128,64,32,16,8,4,2,1 };

//实现函数

//

//设置明文

//

void DES::SetMsg(char* _msg, int_length)

{

if (_length>8)

{

return;

}

for (int i = 0; i < _length; i++)

{

msg[i] = _msg[i];

}

//转换成二进制

Char2Bit(msg, bmsg, 8);

};

//

//设置密钥

//

void DES::SetKey(char* _key, int_length)

{

if (_length>8)

{

return;

}

for (int i = 0; i < _length; i++)

{

key[i] = _key[i];

}

//转成二进制

Char2Bit(key, bkey, 8);

};

//

//字符转成二进制

void DES::Char2Bit(char* _carray, bool* _barray, int length) {

//int index=0;

for (int i = 0; i

{

for (int j = 0; j < 8; j++)

{

_barray[i * 8 + 7 - j] = (_carray[i] >> j) & 1;

}

}

};

//

//二进制转成字符

//

void DES::Bit2Char(bool* _barray, char* _carray)

{

char temp;

for (int i = 0; i < 8; i++)

{

//数学方法转成字符

temp = 0;

for (int j = 0; j < 8; j++)

{

if (_barray[i * 8 + j] == 1)

{

temp |= bitmask[j];

}

}

//cout<

_carray[i] = temp;

}

};

//

//初始置换函数

//ok

void DES::InitSwap(bool in[64])

{

//打乱

for (int i = 0; i < 32; i++)

{

lmsgi[i] = in[ip[i] - 1];

rmsgi[i] = in[ip[i + 32] - 1];

}

};

//

//初始逆置换函数

//ok

void DES::InitReSwap(bool out[64])

{

//组合成64数组

bool temp[64];

for (int i = 0; i < 32; i++)

{

temp[i] = rmsgi[i];

temp[32 + i] = lmsgi[i];

}

//按照逆ip矩阵

for (int i = 0; i < 64; i++)

{

out[i] = temp[back_ip[i] - 1];

}

};

//

//循环左移

//ok

void DES::SubKeyOff(bool* _subkey, int_off) {

//有没有更好的办法???

bool temp;

for (int i = 0; i < _off; i++)

{

temp = _subkey[0];

for (int i = 0; i < 27; i++)

{

_subkey[i] = _subkey[i + 1];

}

_subkey[27] = temp;

}

};

//

//生产子密钥

//ok

void DES::ProduceSubKey()

{

//置换选择1

bool ctemp[28], dtemp[28];

for (int i = 0; i < 28; i++)

{

ctemp[i] = bkey[c0[i] - 1];

dtemp[i] = bkey[d0[i] - 1];

}

bool keytemp[56];

for (int i = 0; i < 16; i++)

{

//循环左移

SubKeyOff(ctemp, keyoff[i]);

SubKeyOff(dtemp, keyoff[i]);

//合并成一个56数组

for (int j = 0; j <28; j++)

{

keytemp[j] = ctemp[j];

keytemp[28 + j] = dtemp[j];

}

//置换选择2

for (int j = 0; j < 48; j++)

{

subkey[i][j] = keytemp[di[j] - 1];

}

}

};

//

//e运算

//ok

void DES::EOperation(bool a[32], bool b[48])

{

for (int i = 0; i < 48; i++)

{

b[i] = a[e_operate[i] - 1];

}

};

//

//模2想加

//ok

void DES::Mode2Add(bool a[], bool b[], bool c[], int length) {

for (int i = 0; i < length; i++)

{

if (a[i] == b[i])

{

c[i] = 0;

}

else

{

c[i] = 1;

}

}

};

//

//sbox处理

//ok

void DES::DealSBox(bool in[48], bool out[32])

{

bool _in[6], _out[4];

//8个盒子

for (int i = 0; i < 8; i++)

{

//提取盒子

for (int j = 0; j < 6; j++)

{

_in[j] = in[i * 6 + j];

}

//压缩

_DealSBox(_in, _out, i);

//放进out数组

for (int jj = 0; jj < 4; jj++)

{

out[i * 4 + jj] = _out[jj];

}

}

};

//

//_dealsbox

//ok

void DES::_DealSBox(bool in[6], bool out[4], int box)

{

int raw, col;

raw = in[0] * 2 + in[5];//转换成十进制行

col = in[1] * 2 * 2 * 2 + in[2] * 2 * 2 + in[3] * 2 + in[4];//列int result = sbox[box][raw * 16 + col];

//转成二进制

for (int i = 3; i >= 0; i--)

{

out[i] = (result >> (3 - i)) & 1;

}

};

//

//p操作

//ok

void DES::POperation(bool temp[32], bool result[32])

{

for (int i = 0; i < 32; i++)

{

result[i] = temp[p_operate[i] - 1];

}

};

//

//加密函数

//isubkey表明用那个子密钥加密 ok

void DES::CrypteFunction(bool in[32], int isubkey, bool out[32])

{

//e 操作

bool temp1[48];

EOperation(in, temp1);

bool temp2[48];

Mode2Add(temp1, (bool *)subkey[isubkey], temp2, 48);//ok

//盒子压缩bool temp3[48];

DealSBox(temp2, temp3);

//置换运算p

POperation(temp3, out);

};

//

// des加密流程

void DES::Crypte()

{

//直接用bmsg明文

//直接用cryptedmsg存放密文

bool temp1[32], temp2[32];

//初始置换ip

InitSwap(bmsg);

//16轮迭代

for (int i = 0; i < 16; i++)

{

if (i % 2 == 0)

{

//L1=R0

CopyArray(rmsgi, lmsgi1, 32);

//f(R0,k0)

CrypteFunction(rmsgi, i, temp1);

//L0+f(R0,k0)

Mode2Add(lmsgi, temp1, temp2, 32);

//R1=L0+f(R0,k0)

CopyArray(temp2, rmsgi1, 32);

}

else

{

//L2=R1

CopyArray(rmsgi1, lmsgi, 32);

//f(R1,k1)

CrypteFunction(rmsgi1, i, temp1);

//L1+f(R1,k1)

Mode2Add(lmsgi1, temp1, temp2, 32);

//R2=L1+f(R1,k1)

CopyArray(temp2, rmsgi, 32);

}

}

//逆初始置换ip

InitReSwap(bcryptedmsg);

//转成字符

Bit2Char(bcryptedmsg, cryptedmsg);

};

//

//数组赋值

void DES::CopyArray(bool content[], bool empty[], int size) {

for (int i = 0; i < size; i++)

{

empty[i] = content[i];

}

};

//

//解密

void DES::Decipher()

{

bool temp1[32], temp2[32];

//初始置换ip

InitSwap(bcryptedmsg);

//16轮迭代加密

for (int i = 0; i < 16; i++)

{

if (i % 2 == 0)

{

//L1=R0

CopyArray(rmsgi, lmsgi1, 32);

//f(R0,k0)

CrypteFunction(rmsgi, 15 - i, temp1);

//L0+f(R0,k0)

Mode2Add(lmsgi, temp1, temp2, 32);

//R1=L0+f(R0,k0)

CopyArray(temp2, rmsgi1, 32);

}

else

{

//L2=R1

CopyArray(rmsgi1, lmsgi, 32);

//f(R1,k1)

CrypteFunction(rmsgi1, 15 - i, temp1);

//L1+f(R1,k1)

Mode2Add(lmsgi1, temp1, temp2, 32);

//R2=L1+f(R1,k1)

CopyArray(temp2, rmsgi, 32);

}

}

//逆初始置换ip

InitReSwap(bdecipher);

//转成字符

Bit2Char(bdecipher, decipher);

};

//

//输出密文

void DES::OutPutCryptedMsg()

{

//Bit2Char(bcryptedmsg,cryptedmsg);

cout << endl <<"密文:";

for (int i = 0; i < 8; i++)

{

cout << cryptedmsg[i] <<' ';

}

};

//

//输出解密明文

//

void DES::OutPutDecipher()

{

//Bit2Char(bdecipher,decipher);

cout << endl <<"解密:";

for (int i = 0; i < 8; i++)

{

cout << decipher[i] <<' ';

}

cout << endl;

};

int main()

{

//测试数据

char msg[8];

char key[8];

cout <<"输入8字节明文："<< endl;

cin >> msg;

cout <<"明文：";

for (int i = 0; i < 8; i++)

{

cout << msg[i] <<' ';

}

cout << endl;

DES des;

//设置明文

des.SetMsg(msg, 8);

//设置密钥

cout <<"输入8位密钥："<< endl;

cin >> key;

des.SetKey(key, 8);

//生产子密钥

des.ProduceSubKey();

//加密

des.Crypte();

//输出密文

des.OutPutCryptedMsg();

//解密

des.Decipher();

//输出解密后的明文

des.OutPutDecipher();

return 0;

}

DES算法实验报告

DES算法实验报告 姓名：学号：班级： 一、实验环境 1．硬件配置：处理器（英特尔Pentium双核E5400 @ 2.70GHZ 内存：2G） 2．使用软件： ⑴操作系统：Windows XP 专业版32位SP3(DirectX 9.0C) ⑵软件工具：Microsoft Visual C++ 6.0 二、实验涉及的相关概念或基本原理 1、加密原理 DES 使用一个 56 位的密钥以及附加的 8 位奇偶校验位，产生最大 64 位的分组大小。这是一个迭代的分组密码，使用称为 Feistel 的技术，其中将加密的文本块分成两半。使用子密钥对其中一半应用循环功能，然后将输出与另一半进行“异或”运算；接着交换这两半，这一过程会继续下去，但最后一个循环不交换。DES 使用 16 个循环，使用异或，置换，代换，移位操作四种基本运算。 三、实验内容 1、关键代码 ⑴子密钥产生

⑵F函数以及加密16轮迭代 2、DES加密算法的描述及流程图 ⑴子密钥产生 在DES算法中，每一轮迭代都要使用一个子密钥，子密钥是从用户输入的初始密钥产生的。K是长度为64位的比特串，其中56位是密钥，8位是奇偶校验位，分布在8，16，24，32，40，48，56，64比特位上，可在8位中检查单个错误。在密钥编排计算中只用56位，不包括这8位。子密钥生成大致分为：置换选择1（PC-1）、循环左移、置换选择2（PC-2）等变换，分别产生16个子密钥。 DES解密算法与加密算法是相同的，只是子密钥的使用次序相反。 ⑵DES加密算法 DES密码算法采用Feistel密码的S-P网络结构，其特点是：加密和解密使用同一算法、

密码学实验报告

密码学实验报告 学院：计算机科学与技术 班级： 学号： 姓名： 指导老师:

密码学 实验日志 实验题目： DES （或AES ）分组密码 实验目的： 熟悉分组密码加解密算法的基本原理，加深对所提供的部分源程序的理解； 分组密码将明文分成一组一组，在密钥的控制下，经过加密变换生成一组一组的密文。具体而言，分组密码就是将明文消息序列 ,,,,21i m m m 划分成等长的消息组 ),,,,(),,,,(22121n n n n m m m m m m ++在密钥t k k k k ,,,21 =的控制下按固定的加密算法一组一 组进行加密，输出一组一组密文 ),,,,(),,,,(22121l l l l c c c c c c ++。 下面的实验以DES 算法为例，DES 算法明文分组长为64bit ，加密后得到64bit 的密文，输入初始种子密钥为64bit ，第8、16、24、32、40、48、56、64为奇偶校验位，实际的密钥长为56bit 。DES 加密过程由三个阶段来完成： (1) 初始置换IP ，用于重排明文分组的64bit 数据； (2) 相同结构的16轮迭代，每轮中都有置换和代换运算，第16轮变换的输出分为左右两半，并交换次序。 (3) 逆初始置换IP -1 （为IP 的逆）后，产生64bit 的密文。 实验要求： (1) Windows 系列操作系统； (2) VC6.0编程环境。 (3) 提交完整的程序代码清单和详细的注释； (4) 要求有程序运行结果显示。当加密成功时，得到密文；输入相同的密钥，能将密文恢复成明文。 实验主要步骤： (1) 熟悉分组密码加解密算法的基本原理，加深对所提供的部分源程序的理解； (2) 分析源程序中密码算法的加解密和子密钥生成等典型模块的主要功能，并对源程序加上注释； (3) 在已提供的部分源程序的基础上，添加源程序省缺的部分； (4) 对给定的消息分组进行加解密运算和验证。 源代码： #include #include #include typedef bool (*PSubKey)[16][48]; enum {ENCRYPT,DECRYPT}; //选择：加密；解密 static bool SubKey[2][16][48]; // 16圈子密钥 static bool Is3DES; // 3次DES 标志 static char Tmp[256], deskey[16]; //暂存字符串，密钥串

现代密码学实验报告

现代密码学 实验报告 学生姓名 学号 专业班级计算机科学与技术指导教师段桂华 学院信息科学与工程学院完成时间2016年4月

实验一密码算法实验 [实验目的] 1.掌握密码学中经典的对称密码算法AES、RC4的算法原理。 2.掌握AES、RC4的算法流程和实现方法。 [实验预备] 1.AES算法的基本原理和特点。 2.流密码RC4的密钥流生成以及S盒初始化过程。 [实验内容] 1. 分析AES、RC4的实现过程。 2. 用程序设计语言将算法过程编程实现。 3. 完成字符串数据的加密运算和解密运算 输入十六进制明文：11223344556677889900AABBCCDDEEFF 输入十六进制密钥：13579BDF02468ACE1234567890ABCDEF [实验步骤] 1. 预习AES、RC4算法。 2. 写出算法流程，用程序设计语言将算法过程编程实现。 3. 输入指定的明文、密钥进行实验，验证结果。 4. 自己选择不同的输入，记录输出结果。 写出所编写程序的流程图和运行界面、运行结果。 一、AES算法 1、AES算法简介 AES 是一种可用来保护电子数据的新型加密算法。特别是，AES 是可以使用128、192 和 256 位密钥的迭代式对称密钥块密码，并且可以对 128 位（16 个字节）的数据块进行加密和解密。与使用密钥对的公钥密码不同的是，对称密钥密码使用同一个密钥来对数据进行加密和解密。由块密码返回的加密数据与输入数据具有相同的位数。迭代式密码使用循环结构来针对输入数据反复执行排列和置换运算。 2、算法实现及流程 以加密函数为例，如下所示，首先对密钥进行预处理密钥扩展，然后明文进行Nr（Nr与密钥长度有关）次迭代运算，包括字节替换SubBytes、移位行运算ShiftRows、混合列运算MixColumns、以及轮秘钥加密AddRoundKey。

RSA算法实验报告

实验二非对称密码算法RSA 一、实验目的 通过实际编程了解非对称密码算法RSA的加密和解密过程，加深对非对称密码算法的认识。 二、实验环境 运行Windows或Linux操作系统的PC机，具有JDK1.6版本的Java语言编译环境。 三、实验内容和步骤 1. 对RSA算法的理解 RSA算法（公开密钥算法）的原理： (1)．选择两个大的素数p和q（典型情况下为1024位） (2)．计算n = p * q 和z =（p-1）*（q-1）. (3)．选择一个与z互素的数，将它称为d (4)．找到e，使其满足e*d = 1 mod z 提前计算出这些参数以后，我们就可以开始执行加密了。首先将明文分成块，使得每个明文消息P落在间隔0*P

实验报告_密码学

信息安全实验报告 学号： 学生姓名： 班级：

实验三密码学实验 一、古典密码算法实验 一、实验目的 通过编程实现替代密码算法和置换密码算法，加深对古典密码体制的了解，为深入学习密码学奠定基础。 二、编译环境 运行windows 或linux 操作系统的PC 机，具有gcc（linux）、VC （windows）等C语言编译环境。 三、实验原理 古典密码算法历史上曾被广泛应用，大都比较简单，使用手工和机械操作来实现加密和解密。它的主要应用对象是文字信息，利用密码算法实现文字信息的加密和解密。下面介绍两种常见的具有代表性的古典密码算法，以帮助读者对密码算法建立一个初步的印象。 1．替代密码 替代密码算法的原理是使用替代法进行加密，就是将明文中的字符用其它字符替代后形成密文。例如：明文字母a、b、c、d ，用D、E、F、G做对应替换后形成密文。 替代密码包括多种类型，如单表替代密码、多明码替代密码、多字母替代密码、多表替代密码等。下面我们介绍一种典型的单表替代密码，恺撒(caesar)密码，又叫循环移位密码。它的加密方法，就是将明文中的每个字母用此字符在字母表中后面第k个字母替代。它的加密过程可以表示为下面的函数：E(m)=(m+k) mod n 其中：m 为明文字母在字母表中的位置数；n 为字母表中的字母个数；k 为密钥；E(m)为密文字母在字母表中对应的位置数。例如，对于明文字母H，其在字母表中的位置数为8，设k=4，则按照上式计算出来的密文为L：E(8) = (m+k) mod n = (8+4) mod 26 = 12 = L

2．置换密码 置换密码算法的原理是不改变明文字符，只将字符在明文中的排列顺序改 变，从而实现明文信息的加密。置换密码有时又称为换位密码。 矩阵换位法是实现置换密码的一种常用方法。它将明文中的字母按照给的 顺序安排在一个矩阵中，然后用根据密钥提供的顺序重新组合矩阵中字母，从而 形成密文。例如，明文为attack begins at five，密钥为cipher，将明文按照每行 6 列的形式排在矩阵中，形成如下形式： a t t a c k b e g i n s a t f i v e 根据密钥cipher中各字母在字母表中出现的先后顺序，给定一个置换： 1 2 3 4 5 6 f = 1 4 5 3 2 6 根据上面的置换，将原有矩阵中的字母按照第 1 列，第 4 列，第 5 列，第 3 列， 第2列，第 6 列的顺序排列，则有下面形式： a a c t t k b i n g e s a I v f t e 从而得到密文：abatgftetcnvaiikse 其解密的过程是根据密钥的字母数作为列数，将密文按照列、行的顺序写出，再根据由密钥给出的矩阵置换产生新的矩阵，从而恢复明文。 四、实验内容和步骤 1、根据实验原理部分对替代密码算法的介绍，自己创建明文信息，并选择 一个密钥k，编写替代密码算法的实现程序，实现加密和解密操作。 2、根据实验原理部分对置换密码算法的介绍，自己创建明文信息，并选择一个密钥，编写置换密码算法的实现程序，实现加密和解密操作。 五、总结与思考 记录程序调试过程中出现的问题，分析其原因并找出解决方法。记录最终实现的程序执行结果。

数据加密实验报告

实验报告 课程：计算机保密_ _ 实验名称：数据的加密与解密_ _ 院系(部)：计科院_ _ 专业班级：计科11001班_ _ 学号： 201003647_ _ 实验日期： 2013-4-25_ _ 姓名： _刘雄 _ 报告日期： _2013-5-1 _ 报告评分：教师签字：

一. 实验名称 数据加密与解密 二.运行环境 Windows XP系统 IE浏览器 三.实验目的 熟悉加密解密的处理过程，了解基本的加密解密算法。尝试编制基本的加密解密程序。掌握信息认证技术。 四.实验内容及步骤 1、安装运行常用的加解密软件。 2、掌握加解密软件的实际运用。 *3、编写凯撒密码实现、维吉尼亚表加密等置换和替换加解密程序。 4、掌握信息认证的方法及完整性认证。 （1）安装运行常用的加解密软件,掌握加解密软件的实际运用 任务一：通过安装运行加密解密软件（Apocalypso.exe；RSATool.exe；SWriter.exe等（参见：实验一指导））的实际运用，了解并掌握对称密码体系DES、IDEA、AES等算法，及非对称密码体制RSA等算法实施加密加密的原理及技术。 ?DES：加密解密是一种分组加密算法，输入的明文为64位，密钥为56位，生成的密文为64位。 ?BlowFish：算法用来加密64Bit长度的字符串或文件和文件夹加密软件。 ?Gost(Gosudarstvennyi Standard)：算法是一种由前苏联设计的类似DES算法的分组密码算法。它是一个64位分组及256位密钥的采用32轮简单迭代型加密算法. ?IDEA：国际数据加密算法：使用128 位密钥提供非常强的安全性； ?Rijndael：是带有可变块长和可变密钥长度的迭代块密码（AES 算法）。块长和密钥长度可以分别指定成128、192 或256 位。 ?MISTY1：它用128位密钥对64位数据进行不确定轮回的加密。文档分为两部分：密钥产生部分和数据随机化部分。 ?Twofish：同Blowfish一样，Twofish使用分组加密机制。它使用任何长度为256比特的单个密钥，对如智能卡的微处理器和嵌入在硬件中运行的软件很有效。它允许使用者调节加密速度，密钥安装时间，和编码大小来平衡性能。 ?Cast-256：AES 算法的一种。 （同学们也可自己下载相应的加解密软件，应用并分析加解密过程） 任务二：下载带MD5验证码的软件（如：https://www.doczj.com/doc/b410111307.html,/downloads/installer/下载（MySQL）：Windows (x86, 32-bit), MSI Installer 5.6.11、1.5M；MD5码: 20f788b009a7af437ff4abce8fb3a7d1），使用MD5Verify工具对刚下载的软件生成信息摘要，并与原来的MD5码比较以确定所下载软件的完整性。或用两款不同的MD5软件对同一文件提取信息摘要，而后比较是否一致，由此可进行文件的完整性认证。

DES算法实验报告

信息安全实验报告 题目DES算法 姓名学号 专业年级计算机科学与技术2014级（1）班指导教师 2016年12 月10日

一、实验目的 了解DES加密算法及原理，掌握其基本应用。 二、实验容 DES加密算法的JAVA实现 三、实验原理 DES算法由加密、子密钥和解密的生成三部分组成。现将DES算法介绍如下。 1．加密 DES算法处理的数据对象是一组64比特的明文串。设该明文串为m=m1m2…m64 (mi=0或1)。明文串经过64比特的密钥K来加密，最后生成长度为64比特的密文E。其加密过程图2-1所示：

图2-1：DES算法加密过程 对DES算法加密过程图示的说明如下： 待加密的64比特明文串m，经过IP置换（初始置换）后，得到的比特串的下标列表如下： 表2-1：得到的比特串的下标列表 58 50 42 34 26 18 10 2 IP 60 52 44 36 28 20 12 4

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 该比特串被分为32位的L0和32位的R0两部分。R0子密钥K1(子密钥的生成将在后面讲)经过变换f(R0,K1)（f变换将在下面讲）输出32位的比特串f1,f1与L0做不进位的二进制加法运算。运算规则为： f1与L0做不进位的二进制加法运算后的结果赋给R1，R0则原封不动的赋给L1。L1与R0又做与以上完全相同的运算，生成L2，R2……一共经过16次运算。最后生成R16和L16。其中R16为L15与f(R15,K16)做不进位二进制加法运算的结果，L16是R15的直接赋值。 R16与L16合并成64位的比特串。值得注意的是R16一定要排在L16前面。R16与L16合并后成的比特串，经过置换IP-1（终结置换）后所得比特串的下标列表如下： 表2-2：置换后所得比特串的下标列表 IP-1 40 8 48 16 56 24 64 32

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密码学应用与实践课程实验报告 实验 1：实现 DES密码体制 一、实验目的 1.编写程序实现 DES的加、解 密：1）编程构造 DES的密钥； 2）应用上述获得的密钥将一段英文或文件进行加、解密。 2.用 DES算法实现口令的安全 二、实验内容 1.DES原理 DES综合运用了置换，代换，移位多种密码技术，是一种乘积密码。在算法结构上采用迭代 结构，从而使其结构清晰，调理清楚，算法为对合运算，便于实现，运行速度快。DES使用了初始置换IP 和 IP-1 各一次（相应的置换看算法描述图表）置换P16 次，安排使用这 3 个置换的目的是把数据彻底打乱重排。选择置换 E 一方面把数据打乱重排，另一方面把32 位输入扩展为48 位，算法中除了S- 盒是非线性变换外，其余变换均为显示变换，所以保密 的关键是选择S- 盒。符合以下 3 条准则： （1）对任何一个 S- 盒而言，没有任何线性方程式等价于此S-盒的输出输入关系，即是S- 盒是非线性函数。 （2）改变 s- 盒的任何一位输入，都会导致两位以上的输出改变，即满足" 雪崩效应 " 。（3）当固定某一个位的输入时，S- 盒的 4 个出位之间，其中0 和 1 的个数之差小。这个准 则的本质是数据压缩，把四位输入压缩为 4 位输出。选择 S-盒函数的输入中任意改变数位， 其输出至少变化两位。因为算法中使用了16 次迭代，大大提高了保密性。 2.DES算法由加密、解密和子密钥的生成三部分组成 1)加密 DES算法处理的数据对象是一组64 比特的明文串。设该明文串为m=m1m2m64 (mi=0 或 1) 。明文串经过64 比特的密钥K 来加密，最后生成长度为64 比特的密文E。其加密过程图示如下：

1密码学-DES实验报告

南京信息工程大学实验（实习）报告实验（实习）名称对称密码实验（实习）日期得分指导教师 系计软院专业网络工程年2011 班次 1 姓名学号20111346026 一．实验目的 1.理解对称加密算法的原理和特点 2.理解DES算法的加密原理 二．实验内容 第一阶段：初始置换IP。在第一轮迭代之前，需要加密的64位明文首先通过初始置换IP 的作用，对输入分组实施置换。最后，按照置换顺序，DES将64位的置换结果分为左右两部分，第1位到第32位记为L0，第33位到第64位记为R0。 第二阶段：16次迭代变换。DES采用了典型的Feistel结构，是一个乘积结构的迭代密码算法。其算法的核心是算法所规定的16次迭代变换。DES算法的16才迭代变换具有相同的结构，每一次迭代变换都以前一次迭代变换的结果和用户密钥扩展得到的子密钥Ki作为输入；每一次迭代变换只变换了一半数据，它们将输入数据的右半部分经过函数f后将其输出，与输入数据的左半部分进行异或运算，并将得到的结果作为新的有半部分，原来的有半部分变成了新的左半部分。用下面的规则来表示这一过程（假设第i次迭代所得到的结果为LiRi）: Li = Ri-1; Ri = Li-1⊕f(Ri-1,Ki);在最后一轮左与右半部分并未变换，而是直接将R16 L16并在一起作为未置换的输入。 第三阶段：逆（初始）置换。他是初始置换IP的逆置换，记为IP-1。在对16次迭代的结果（R16 L16）再使用逆置换IP-1后，得到的结果即可作为DES加密的密文Y输出，即Y = IP-1 （R16 L16） 三．流程图&原理图

流程图

DES原理图

AES加密解密实验报告

信息安全工程课程 实验报告 AES加密解密的实现 课程名称：信息安全工程 学生姓名：黄小菲 学生学号： 3112041006 专业班级：系统工程2038班 任课教师：蔡忠闽 2012年11月22日

目录 1．背景 (1) 1.1 Rijndael密码的设计标准： (1) 1.2 设计思想 (1) 2.系统设计 (2) 2.1系统主要目标 (2) 2.2功能模块与系统结构 (2) 2.2.1字节替换SubByte (2) 2.2.2行移位ShiftRow (2) 2.2.3 列混合MixColumn (3) 2.2.4 轮密钥加AddRoundKey (4) 2.2.5 逆字节替换 (4) 2.2.6逆行移位InvShiftRow (4) 2.2.7 逆列混淆 (4) 3 加密模式 (5) 3.1 电子密码本ECB模式 (5) 3.2加密块链模式CBC模式 (6) 4 系统功能程序设计 (8) 4.1基本加密部分 (8) 4.1.1字节替换 (8) 4.1.2行移位 (8) 4.1.3列混合 (9) 4.1.4轮密钥加 (9) 4.1.5密钥扩展 (10) 4.1.6逆字节替换 (11) 4.1.7逆行移位 (11) 4.1.8逆列混合 (12) 4.1.9加密 (12) 4.1.10解密 (13) 5 实验结果 (14) 5.1 需要加密文件 (14) 5.2 实验加密解密结果 (15) 6 参考资料 (16)

1．背景 AES，密码学中的高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES），又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。经过五年的甄选流程，高级加密标准由美国国家标准与技术研究院（NIST）于2001年11月26日发布于FIPS PUB 197，并在2002年5月26日成为有效的标准。2006年，高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。AES 有一个固定的128位的块大小和128，192或256位大小的密钥大小。Rijndael算法汇聚了安全性、效率高、易实现性和灵活性等优点,是一种较DES更好的算法。 该算法为比利时密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen所设计，结合两位作者的名字，以Rijndael之命名之，投稿高级加密标准的甄选流程。（Rijdael的发音近于"Rhine doll"。）AES在软体及硬件上都能快速地加解密，相对来说较易于实作,且只需要很少的记忆体。作为一个新的加密标准,目前正被部署应用到更广大的范围. 1.1 Rijndael密码的设计标准： ①抵抗所有已知的攻击。 ②在多个平台上速度快，编码紧凑。 ③设计简单。 当前的大多数分组密码，其轮函数是Feistel结构。 Rijndael没有这种结构。 Rijndael轮函数是由3个不同的可逆均匀变换 1.2 设计思想 ?分组和密钥长度可变，各自可独立指定为128、192、256比特。 ?状态 ?算法中间的结果也需要分组，称之为状态，状态可以用以字节为元素的矩阵 阵列表示，该阵列有4行，列数N b为分组长度除32 ?种子密钥 ?以字节为元素的矩阵阵列描述，阵列为4行，列数N k为密钥长度除32

DES算法及其程序实现

DES算法及其程序实现 一．D ES算法概述 ①DES算法为密码体制中的对称密码体制，又被成为美国数据加密标准，是1972年美国IBM公司研制的对称密码体制加密算法。明文按64位进行分组，密钥长64位，密钥事实上是56位参与DES运算（第8、16、24、32、40、48、56、64位是校验位，使得每个密钥都有奇数个1）分组后的明文组和56位的密钥按位替代或交换的方法形成密文组的加密方法。 ②DES算法的特点：分组比较短、密钥太短、密码生命周期短、运算速度较慢。 ③DES算法把64位的明文输入块变为64位的密文输出块，它所使用的密钥也是64位，整个算法的主流程图如下： 二．D ES算法的编程实现 #include #include using namespace std;

const static char ip[] = { //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 }; const static char fp[] = { //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 }; const static char sbox[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,

AES加密算法实验报告

四川大学计算机学院、软件学院实验报告 学号：：专业：班级：第10 周

在程序运行读取需要加密的图片时，需要进行图片的选取，本次实验中使用在弹窗中选取文件的方式，使用头文件commdlg.h来实现在文件夹中选择需要的文件的选取。 三、加密算法流程 AES加密算法流程如下 字节代替：用一个S盒完成分组的字节到字节的代替； 行移位：进行一次行上的置换； 列混合：利用有限域GF(28)上的运算特性的一个代替； 轮密钥加：当前分组和扩展密钥的一部分进行按位异或。

四、代码实现 cryptograph.h #include #include class plaintext { public: plaintext(); static void createplaintext(unsigned char a[]); static void SubBytes(unsigned char p[16]); static void inSubBytes(unsigned char p[16]); static void ShiftRows(unsigned char e[]); static void inShiftRows(unsigned char e[]); static void MatrixToByte(unsigned char e[]); static void inMatrixToByte(unsigned char e[]); static unsigned char FFmul(unsigned char a, unsigned char b); static void KeyAdding(unsigned char state[16], unsigned char k[][4]); static void KeyExpansion(unsigned char* key, unsigned char w[][4][4]); ~plaintext(); private: }; cryptograph.cpp #include"cryptography.h" using namespace std; static unsigned char sBox[] = {};/定义加密S盒/ unsigned char insBox[256] ={};//定义解密S盒 plaintext::plaintext() {

DES加密算法实验报告

苏州科技学院 实验报告 学生姓名：杨刘涛学号：1220126117 指导教师：陶滔 刘学书1220126114 实验地点：计算机学院大楼东309 实验时间：2015-04-20 一、实验室名称：软件实验室 二、实验项目名称：DES加解密算法实现 三、实验学时：4学时 四、实验原理： DES算法由加密、子密钥和解密的生成三部分组成。现将DES算法介绍如下。1．加密 DES算法处理的数据对象是一组64比特的明文串。设该明文串为m=m1m2…m64 (mi=0或1)。明文串经过64比特的密钥K来加密，最后生成长度为64比特的密文E。其加密过程图示如下：

图2-1：DES算法加密过程 对DES算法加密过程图示的说明如下： 待加密的64比特明文串m，经过IP置换（初始置换）后，得到的比特串的下标列表如下： 表2-1：得到的比特串的下标列表

该比特串被分为32位的L0和32位的R0两部分。R0子密钥K1(子密钥的生成将在后面讲)经过变换f(R0,K1)（f变换将在下面讲）输出32位的比特串 f1,f1与L0做不进位的二进制加法运算。运算规则为： f1与L0做不进位的二进制加法运算后的结果赋给R1，R0则原封不动的赋给L1。L1与R0又做与以上完全相同的运算，生成L2，R2……一共经过16次运算。最后生成R16和L16。其中R16为L15与f(R15,K16)做不进位二进制加法运算的结果，L16是R15的直接赋值。 R16与L16合并成64位的比特串。值得注意的是R16一定要排在L16前面。R16与L16合并后成的比特串，经过置换IP-1（终结置换）后所得比特串的下标列表如下： 表2-2：置换后所得比特串的下标列表 经过置换IP-1后生成的比特串就是密文e。 变换f(Ri-1,Ki): 它的功能是将32比特的输入再转化为32比特的输出。其过程如图2-2所示：

密码学实验报告(AES,RSA)

华北电力大学 实验报告| | 实验名称现代密码学课程设计 课程名称现代密码学 | | 专业班级：学生姓名： 学号：成绩： 指导教师：实验日期：

[综合实验一] AES-128加密算法实现 一、实验目的及要求 （1）用C++实现； （2）具有16字节的加密演示； （3）完成4种工作模式下的文件加密与解密：ECB, CBC, CFB,OFB. 二、所用仪器、设备 计算机、Visual C++软件。 三. 实验原理 3.1、设计综述 AES 中的操作均是以字节作为基础的，用到的变量也都是以字节为基础。State 可以用4×4的矩阵表示。AES 算法结构对加密和解密的操作，算法由轮密钥开始，并用Nr 表示对一个数据分组加密的轮数(加密轮数与密钥长度的关系如表2所示)。AES 算法的主循环State 矩阵执行1 r N 轮迭代运算，每轮都包括所有 4个阶段的代换，分别是在规范中被称为 SubBytes(字节替换)、ShiftRows(行位移变换)、MixColumns(列混合变换) 和AddRoundKey ，(由于外部输入的加密密钥K 长度有限，所以在算法中要用一个密钥扩展程序(Keyexpansion)把外部密钥 K 扩展成更长的比特串，以生成各轮的加密和解密密钥。最后执行只包括 3个阶段 (省略 MixColumns 变换)的最后一轮运算。 表2 AES 参数 比特。

3.2、字节代替（SubBytes ） AES 定义了一个S 盒，State 中每个字节按照如下方式映射为一个新的字节：把该字节的高4位作为行值，低4位作为列值，然后取出S 盒中对应行和列的元素作为输出。例如，十六进制数{84}。对应S 盒的行是8列是4，S 盒中该位置对应的值是{5F}。 S 盒是一个由16x16字节组成的矩阵，包含了8位值所能表达的256种可能的变换。S 盒按照以下方式构造： (1) 逐行按照升序排列的字节值初始化S 盒。第一行是{00}，{01}，{02}，…，{OF}； 第二行是{10}，{l1}，…，{1F}等。在行X 和列Y 的字节值是{xy}。 (2) 把S 盒中的每个字节映射为它在有限域GF(k 2)中的逆。GF 代表伽罗瓦域，GF(82) 由一组从0x00到0xff 的256个值组成，加上加法和乘法。 ) 1(] [2)2(3488++++= x x x x X Z GF 。{00}被映射为它自身{00}。 (3) 把S 盒中的每个字节记成),,,,,,,,(012345678b b b b b b b b b 。对S 盒中每个字节的每位 做如下变换： i i i i i i c b b b b b i b ⊕⊕⊕⊕⊕='++++8mod )7(8mod )6(8mod )5(8mod )4( 上式中i c 是指值为{63}字节C 第i 位，即)01100011(),,,,,,,,(012345678=c c c c c c c c c 。符号(')表示更新后的变量的值。AES 用以下的矩阵方式描述了这个变换： ?? ? ?? ? ? ? ? ? ??? ? ????????????+???????????????????????????????????????? ????????????=??????????????????????????0110001111111000011111000011111000011111100011111100011111100011111100017654321076543210b b b b b b b b b b b b b b b b 最后完成的效果如图：

DES算法代码及实验报告

实验名称DES算法实验报告实验（实习）日期________得分 ______ 指导教师沈剑 计算机系专业软件工程年级 11 班次3 __________姓名张渊学号 931 1、实验目的 理解对称加解密算法的原理和特点 理解DES算法的加解密原理 2、D ES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，它所使用的密钥也是64位,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，其置换规则见下表： 58,50,12,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4, 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, 即将输入的第58位换到第一位，第50位换到第2位，……，依此类推，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， 例：设置换前的输入值为D1D2D3? D64,则经过初始置换后的结果为：L0=D550 (8) R0=D57D49 (7) 经过26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，其逆置换规则如下表所示： 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, 放大换位表 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, 单纯换位表 16,7,20,21,29,12,28,17, 1,15,23,26, 5,18,31,10,

DES实验报告

DES加密算法 一、实验目的 1、理解对称加密算法的原理和特点 2、理解DES算法的加密原理 二、实验步骤 第一阶段：64位明文进行初始置换IP（initial permutation） 第二阶段：在密钥控制下16轮迭代 第三阶段：交换左右32比特 IP 第四阶段：初识逆置换1 三、实验原理 对称密钥机制即对称密钥体系，也称为单钥密码体系和传统密码体系。对称密码体系通常分为两大类，一类是分组密码（如DES、AES算法），另一类是序列密码（如RC4算法）。对称密码体系加密和解密时所用的密钥是相同的或者是类似的，即由加密密钥可以很容易地推导出解密密钥，反之亦然。同时在一个密码系统中，我们不能假定加密算法和解密算法是保密的，因此密钥必须保密。发送信息的通道往往是不可靠的或者不安全的，所以在对称密码系统中，必须用不同于发送信息的另外一个安全信道来发送密钥。 四、实验内容 第一阶段：置换规则如下矩阵，即将输入的第58位换到第一位，第50位换到第2位，...，依此类推，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，例：设置换前的输入值為D1D2D3 (64) 则经过初始置换后的结果為：L0=D550...D8；R0=D57D49 (7) 第二阶段： 1、变换密钥 取得64位的密钥，每个第8位作为奇偶校验位，舍弃64位密钥中的奇偶校验位，根据下表PC-1进行密钥变换得到56位的密钥。将变换后的密钥分为两个部分，开始的28位称为C0，最后的28位成为D0。然后同时将C0、D0循环左移1位形成C1、D1。C1D1经过PC-2从56位中选出48位输出，即为K1。循环左移LSi（i=1,2,……,16）分别是： 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1C1、D1分别循环左移LS2位，再合并，经过PC-2，生成子密钥K2。依次类推直至K16形成。 2、加密数据 将32位的RI-1按下表（E）扩展为48位的EI-1： 异或Ei-1和Ki，即E[i-1] XOR K[i]，将异或后的结果分为8个6位长的部分，第1

AES加密算法实验报告

实验报告 学号：姓名：专业：班级：第10周

简介 #in elude vstri ng> #in elude class pla in text { public : plai ntext(); static void createplaintext( unsigned char a[]); 实验内容(算法、 程 序、 步骤 和方 法)

static void SubBytes( unsigned char p[16]); static void inSubBytes( unsigned char p[16]); static void ShiftRows( unsigned char e[]); static void inShiftRows( unsigned char e[]); static void MatrixToByte( unsigned char e[]); static void inMatrixToByte( unsigned char e[]); static unsigned char FFmul( unsigned char a, unsigned char b); static void KeyAdding( unsigned char state[16], unsigned char k[][4]); static void KeyExpansion( unsigned char* key, unsigned char w[][4][4]); ~plai ntext(); private : }； #in elude "" using namespacestd; static unsigned char sBox[] = {}; /定义加密S盒/ unsigned char insBox[256] ={}; //定义解密S盒 pla in text ::plai ntext() { unsigned int p[16]; for (int j = 0; j<200; j++) { p[i] = a[i]; a[i] = a[i + 16]; } void pla in text ::createpla in text( un sig ned char a[]) // 仓U建明文 int i = 0; if ( a[j] == 0) for (; i<16; i++)