信息安全概论JAVA实现DES加密算法
学号：091401223 姓名：高玉林
Java实现DES加密算法
目录
DES算法概述 (3)
DES的加密过程 (4)
DES算法细节 (4)
DES的解密过程 (8)
源代码与结果（使用Java实现） (9)
源代码 (9)
运行结果截图 (21)
默认密钥（“这不是密码”） (21)
用户自定义密钥（以“nuaasillydes”为例） (21)
总结 (22)
DES算法概述
DES全称为Data Encryption Standard，即数据加密标准，是一种使用密钥加密的块算法。它是ANSI的数据加密算法和ISO的DEA-1，成为一个世界范围内的标准已经近30年。尽管DES带有过去时代的特征，但是它很好的抵抗住了多年的密码分析，除可能的最强有力的敌手外，对其他的攻击仍是安全的。
DES是一个分组加密算法，它以64位为一组对数据进行加密。64位一组的明文从算法的一端输入，64位的密文从另一端输出。DES是一个对称算法：加密与解密用的是同一算法（除密钥编排不同以外）。密钥的长度为56位，通常表示为64位的数，但是每个第八位都用作奇偶校验，可以忽略。密钥可以是任意的56位的数，且可在任意的时候改变。DES的整体结构为：
DES 的加密过程
DES 的加密过程如下。
（1）64位的密钥经子密钥产生算法产生出16个子密钥K1,K2,……,K16，分别供第1次，第2次，……，第16次加密迭代使用。
（2）64位明文首先经过初始置换IP （Initial Permutation ），将数据打乱重新排列并分成左右两半。左边32位构成L ，右边32为构成R 。 （3）由加密函数f 实现子密钥k1对R0的加密，结果得到32位的数据组f （R0,K1）。F(R0,K1)再与L0异或，又得到一个32位的数据组L0?f(R0,K1)。以L0?f(R0,K1)作为第2次加密迭代的R1，以R0作为第2次加密迭代的L1。至此，第1次加密迭代结束。 （4）第2次加密迭代至第16次加密迭代分别用子密钥K1,K2,……,K16进行，其过程与第1次加密过程相同。
（5）第16次加密迭代后，左右部分并未交换，而是将R16与L16并在一起形成一个分组作为末置换（逆初始置换IP -1）的输入，将数据重新排列，便得到64位明文。至此，加密过程全部结束。
综上，可将DES 的加密过程用如下的数学表达式描述：
DES 算法细节
1. 子密钥的产生
64位密钥经过密钥置换、循环左移、压缩置换等变换，产生16个子密钥。子密钥的产生过程如图所示，其中产生每一个子密钥所需的循环左移位数在表中给出。
1） 密钥置换
64位的密钥分为8个字节，每个字节的前7位是真正的密钥位，而第8位是奇偶校检位。置换选择1的矩阵在表2中给出
L i =R i-1
R i =L i-1?f(R i-1，K i )，其中i=1，2，3，……，16，?表示异或
2）压缩置换
选择出一个48位的子密钥K i。
2.初始置换IP
初始置换IP是Des的第一步密码转换。初始置换的作用在于将64位的明文打乱
重排，并分成左右两半。左边32位作为L0，右边32位作为R0，供后面的加密
迭代使用。初始置换IP的矩阵在表4中给出。
表4 初始置换
3.加密函数
加密函数是DES的核心部分。它的作用是在第i轮加密迭代中用子密钥K i对R i-1
进行加密。
1）扩展置换E
在第i轮迭代加密中扩展置换E对32位的R i-1的各位进行选择和排列，产生一个
48位的结果。这个操作的目的有两个方面：①产生了与密钥同长度的数据以进
行异或运算②提供了更长的结果，使得在替代1运算时能进行压缩。扩展置换E
的矩阵在表5中给出。
表5 扩展置换E
1
2）S-盒代替
压缩后的密钥与扩展分组异或之后，将48位的结果送入，进行代替运算。替代由8个代替盒（Substitution Box）完成。每个S-盒都有6位输入，4位输出，且这8个S-盒是不同的。DES的48位输入被分为8个6位的分组，每一分租对应一个S-盒代替操作：分组1由S-1操作。分组2由S-2操作，如此等等。
表6列出了所有的8个S-盒。
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,
输入位以一种非常特殊的方式确定了S-盒的项。假定将S-盒的6位的输入标记为b1,b2,b3,b4,b5,b6，则b1和b6组合构成了一个2位的数，从0到3（二进制），它对应着表中的一行。从b2到b5构成了一个4位的数，从0到15（二进制），对应表中的一列。得到对应S-盒的数，转换成二进制即得到输出的替代值。
3）P-盒置换
S-盒代替运算后的32位输出依照P-盒进行置换。该置换把每一位输入位映射到输出位，任一位不能被映射两次，也不能被略去。表7给出了每位移至的位置。
最后。将P-盒置换的结果与最初的64位分组的左半部分异或，然后左右不分交换，接着开始下一轮。 4. 逆初始置换IP -1
逆初始置换IP -1是初始置换IP 的逆置换。它把第16轮加密迭代的结果打乱重排，形成64位密文。加密过程结束。
表8 逆初始置换IP -1
初始置换与逆初始置换的密码意义不大，因为没有密钥的参与。它们的作用是把输入数据打乱重排，以打乱原始输入数据的原有格式。
DES 的解密过程
由于Des 的运算是对称算法，所以加密和解密可共用同一个运算，只是子密钥使用的顺序不同。把64位密文当做明文输出，而且第1轮解密迭代使用子密钥K16，第2轮解密迭代使用K15，……，第16轮解密迭代使用子密钥K1，最后输出的便是64为明文。
解密过程可用如下的数学公式描述：
L i =R i-1
L i-1=R i ?f(L i ，K i )，其中i=1，2，3，……，16，?表示异或
源代码与结果（使用Java实现）
源代码
package des;
import java.util.Scanner;
publicclass FinalDES {
// IP：初始置换 IPundo：逆初始置换
privatestaticfinalint[] IP = { 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 }; // 64
privatestaticfinalint[] IPundo = { 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 }; // 64
/**
* 将DES的密钥由64位减到56位 PC_jianduan 密钥置换 PC_yasuo 压缩置换从56位中选取48位
*/
privatestaticfinalint[] PC_jianduan = { 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 }; // 56 privatestaticfinalint[] PC_yasuo = { 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 }; // 48
/**
* 扩展置换E P-盒置换
*/
privatestaticfinalint[] E = { 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 }; // 48
privatestaticfinalint[] P = { 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 }; // 32
/**
* S-盒代替
*/
privatestaticfinalint[][][] S_Box = {
{
// S_Box[1]
{ 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 } }, {
// S_Box[2]
{ 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 } }, {
// S_Box[3]
{ 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 } }, {
// S_Box[4]
{ 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 } }, {
// S_Box[5]
{ 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 } }, {
// S_Box[6]
{ 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 } }, {
// S_Box[7]
{ 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 } }, {
// S_Box[8]
{ 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 } } };
/**
* 每轮移动的位数
*/
privatestaticfinalint[] LeftMove = { 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1 };
privatebyte[] key1;
/**
* 构造函数
* @param key 密钥
*/
public FinalDES(String key) {
this.key1 = key.getBytes();
}
/**
* 将byte类型转换成二进制
*
* @param key2
* @return
*/
publicint[] ByteToInt(byte[] key2) {
int[] a = newint[64];
int[] temp = newint[8];
// for (int i = 0; i < key2.length; i++) {
// System.out.println(key2[i]);
// }
for (int i = 0; i< 8; i++) {
temp[i] = key2[i];
if (temp[i] < 0) {
temp[i] += 256;
temp[i] %= 256;
}
}
for (int i = 0; i< 8; i++) {
for (int j = 0; j< 8; j++) {
a[((i * 8) + 7) - j] = temp[i] % 2;
temp[i] = temp[i] / 2;
}
}
// for (int i = 0; i < key2.length; i++) {
// System.out.println(a[i]);
// }
return a;
}
/**
*
* 密钥置换之后移位分为左右两个部分，分别进行移位 *
* @param key
* 置换之后的密钥
* @param count
* 第count轮运算
* @return返回移动之后的密钥
*/
publicvoid setLeftMove(int[] key, int count) { int[] left = newint[28];
int[] right = newint[28];
int[] left1 = newint[28];
int[] right1 = newint[28];
for (int i = 0; i left[i] = key[i]; right[i] = key[i + 28]; } if (LeftMove[count] == 1) { for (int i = 0; i left1[i] = left[i + 1]; right1[i] = right[i + 1]; } left1[27] = left[0]; right1[27] = right[0]; } if (LeftMove[count] == 2) { for (int i = 0; i left1[i] = left[i + 2]; right1[i] = right[i + 2]; } left1[27] = left[1]; right1[27] = right[1]; left1[26] = left[0]; right1[26] = right[0]; } for (int i = 0; i key[i] = left1[i]; key[i + 28] = right1[i]; } } /** * 合并数组 * * @param after * 是合并之后的分组是从0合并 * @param insertLocation 合并的位置 * @param before * 合并的分组 * @param start * 合并开始的位置 * @param length * 合并的长度 */ publicvoid merge(byte[] after, int insertLocation, byte[] before, int start, int length) { for (int i = 0; i after[i + insertLocation] = before[start + i]; } } /** * 密钥置换从64位变成56位 * * @param key * 原始密钥 */ publicint[] PCTrans(int[] key) { int[] result = newint[56]; for (int i = 0; i result[i] = key[PC_jianduan[i] - 1]; } return result; } /** * 将密钥进行16次循环，存到二维数组[][]中每次的密钥应该为48位 * * @param data * 提交的密钥应该为64位 * @return */ publicint[][] EveryKey(int[] key) { int[][] result = newint[16][48]; int[] test; test = PCTrans(key); for (int i = 0; i< 16; i++) { setLeftMove(test, i); for (int j = 0; j< 48; j++) { result[i][j] = test[PC_yasuo[j] - 1]; } } return result; } /** * 异或运算 * * @param a * @param b * @return */ publicint[] XOR(int[] a, int[] b) { int[] result = newint[b.length]; for (int i = 0; i // result[i] = a[i] == b[i] ? 1 : 0; result[i] = a[i] + b[i]; if (a[i] + b[i] == 2) { result[i] = 0; } } return result; } /** * 对右半部分的扩展置换 32----→48位同时进行与密钥的异或 * * @param right * @count第几轮运算 * @author dadan * @return */ publicint[] EtransAndXOR(int[] right, int count, int[][] EveryKey) { int[] resultSet = newint[48]; for (int i = 0; i< 48; i++) { resultSet[i] = right[E[i] - 1]; } int[] result = XOR(resultSet, EveryKey[count]); return result; } /** * S-盒代替 48位→→→32位 P-盒置换 * * @param data * 压缩后的密钥与扩展分组异或成的48位 * @return */ publicint[] SBoxAndPTrans(int[] data) { // for (int i = 0; i < data.length; i++) { // System.out.println(data[i]); // }//没问题 int[][] temp = newint[8][6]; int[] S_box_value = newint[8]; int[] resultSet = newint[32]; int[] result = newint[32]; for (int i = 0; i< 8; i++) { for (int j = 0; j< 6; j++) { temp[i][j] = data[i * 6 + j]; } // 取出S_BOX中的十进制数并转化为二进制 //直接使用乘以2的n次方表示 S_box_value[i] = S_Box[i][temp[i][0] * 2 + temp[i][5]][temp[i][1] * 8 + temp[i][2] * 4 + temp[i][3] * 2 + temp[i][4]]; for (int k = 0; k< 4; k++) { resultSet[(i * 4 + 3) - k] = S_box_value[i] % 2; S_box_value[i] = S_box_value[i] / 2; } } // for (int i = 0; i < resultSet.length; i++) { // System.out.println(resultSet[i]); // } // 进行P-盒置换 for (int i = 0; i< 32; i++) { result[i] = resultSet[P[i] - 1]; } return result; } /** * 进行密钥的每一次置换 * * @param data * 密钥 64位 * @param count * 轮数 * @param isEncrypt * 加密=1，解密=0 * @param everyKey * 16次循环的二维数组 */ publicvoid everychange(int[] data, int count, int isEncrypt, int[][] everyKey) { int[] left = newint[32]; int[] right = newint[32]; int[] left1 = newint[32]; int[] right1 = newint[32]; for (int i = 0; i left[i] = data[i]; right[i] = data[i + 32]; } int[] temp = SBoxAndPTrans(EtransAndXOR(right, count, everyKey)); right1 = XOR(temp, left); for (int i = 0; i< 32; i++) { left1[i] = right[i]; } // for (int i = 0; i < temp.length; i++) { // System.out.println(temp[i]); // } if ((isEncrypt == 1) && (count == 15) || (isEncrypt == 0) && (count == 0)) { for (int j = 0; j< 32; j++) { data[j] = right1[j]; data[j + 32] = left1[j]; } }else { for (int j = 0; j< 32; j++) { data[j] = right1[j]; data[j + 32] = left1[j]; } } } /** * 将最终的结果64位二进制数据转换成byte * * @param data * @return */ publicbyte[] changeResultToByte(int[] data) { byte[] result = newbyte[8]; for (int i = 0; i< 8; i++) { for (int j = 0; j< 8; j++) { // result[i] += data[8 * i + j] *( 2 ^ (7 - j)); 发现加密错误找到是这里的错误以为2的n次方是2^n ?! //2的n次方在java中应为 Math.pow(2,n) result[i] += data[8 * i + j] * Math.pow(2, (7 - j)); } } for (int i = 0; i< 8; i++) { result[i] %= 256; if (result[i] > 128) { result[i] -= 255; } } return result; } /** * 不足8位进行补充 * 补充的数为待补充的位数这样可以在去除补充位数的得到删除位数 * @param data * @return */ publicbyte[] addByte(byte[] data) { int datalength = data.length; int addlength = 8 - (datalength % 8);//注意：解密过程中由增加了8位 int totalLength = datalength + addlength; byte[] result = newbyte[totalLength]; merge(result, 0, data, 0, datalength); for (int i = datalength; i result[i] = (byte) addlength; } return result; } /** * 整合的加密过程 * @param data 待加密的数据 * @param isEnceypt 加密/解密 1加密 0加密 * @return */ publicbyte[] finalencrypt(byte[] data, int isEnceypt) { byte[] wholekey = addByte(key1); byte[] wholedata = addByte(data); int wholecount = wholedata.length / 8; byte[] result = newbyte[wholedata.length]; //将超出64位的数据分次进行加密 for (int i = 0; i byte[] tempkey = newbyte[8]; byte[] tempdata = newbyte[8]; merge(tempkey, 0, wholekey, 0, 8); merge(tempdata, 0, wholedata, i * 8, 8); byte[] tempResult = finalDES(tempdata, tempkey, isEnceypt); merge(result, i * 8, tempResult, 0, 8);//将分次加密的数据进行整合} // 解密过程去除补充位 byte[] deciphering = null; if (isEnceypt == 0) { int deleteLenght = result[wholedata.length - 9];//-9 = -8 -1 -8的原因是在解密过程中addbyte()又加入了8位 deleteLenght = ((deleteLenght>= 1) && (deleteLenght<= 8)) ? deleteLenght: 0;//判断是否有补充位 deciphering= newbyte[wholedata.length- 8];//-8的原因是在解密过程中addbyte()又加入了8位 boolean delete = true;//判断是否为补充位 for (int i = 0; i //最后确认最后的连续deleteLenght长度是否都为补充位 //不是则没有补充位 if (deleteLenght != result[wholedata.length - 9 - i]) { delete = false; } } if (delete == true) { merge(deciphering, 0, result, 0, wholedata.length - deleteLenght - 8); } } return (isEnceypt == 1) ? result : deciphering; } /** * 进行加密/解密 * @param data * @param key * @param isEncrypt * @return */ publicbyte[] finalDES(byte[] data, byte[] key, int isEncrypt) { int[][] everykey = EveryKey(ByteToInt(key)); byte[] result = Encrypt(ByteToInt(data), isEncrypt, everykey); return result; } /** * 加密/解密过程 * @param data * @param isEncrypt * @param everykey * @return */ publicbyte[] Encrypt(int[] data, int isEncrypt, int[][] everykey) { int[] IPdata = newint[64]; int[] ResetIPdata = newint[64]; for (int i = 0; i IPdata[i] = data[IP[i] - 1]; } if (isEncrypt == 1) { for (int i = 0; i< 16; i++) { everychange(IPdata, i, isEncrypt, everykey); } } elseif (isEncrypt == 0) { for (int i = 15; i> -1; i--) { everychange(IPdata, i, isEncrypt, everykey); } } // for (int i = 0; i < IPdata.length; i++) { // System.out.println(IPdata[i]); // } for (int i = 0; i ResetIPdata[i] = IPdata[IPundo[i] - 1]; } byte[] result = changeResultToByte(ResetIPdata); return result; } publicstaticvoid main(String args[]) { String key = null; Scanner in = new Scanner(System.in); System.out.println("请输入想要加密的密文："); String data = in.next(); System.out.println("默认密钥请输入1，自定密钥请输入2"); int judge = in.nextInt(); if (judge == 1 || judge == 2) { if (judge == 1) { key = "这不是密码"; }elseif (judge == 2) { System.out.println("请输入密钥："); key = in.next(); } FinalDES finalDES = new FinalDES(key); byte[] result = finalDES.finalencrypt(data.getBytes(), 1); System.out.println("加密之后的东西是：" + new String(result) ); System.out.println("请输入密钥进行解密："); String userMimaString = in.next(); if (userMimaString.equals(key)){ System.out.println("解密之后的东西是：" + new String(finalDES.finalencrypt(result, 0))); }else { System.out.println("密钥错误，为保护数据，已退出"); } }else{ System.out.println("Sorry，输入错误，已退出"); 常州工学院 计算机信息工程学院 《数据结构》课程设计报告 题目 DES加密算法的实现 班级 14软一 学号姓名王磊（组长） 学号姓名王凯旋 学号姓名陶伟 2016年01月06日 一，实验名称： DES加密算法的实现 二，实验内容： a)熟悉DES算法的基本原理； b)依据所算则的算法，编程实现该该算法； c)执行程序并分析结果； 三，实验原理 1，概述 DES是一种分组加密算法，他以64位为分组对数据加密。64位一组的明文从算法的一端输入，64位的密文从另一端输出。DES是一个对称算法：加密和解密用的是同一个算法（除密钥编排不同以外）。密钥的长度为56位(密钥通常表示为64位的数，但每个第8位都用作奇偶检验，可以忽略)。密钥可以是任意的56位数，且可以在任意的时候改变。 DES算法的入口参数有3个：Key，Data，Mode。其中Key为8个字节共64位，是DES算法的工作密钥；Data也为8个字节64位，是要被加密或解密的数据：Mode为DES的工作方式，有两种：加密或解密。 DES算法的工作过程：若Mode为加密，则用Key对数据Data进行加密，生成Data的密码形式（64位）作为DES的输出结果；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6 b数据变为4 b数 目录 摘要 (3) 一、目的与意义 (4) 二、DES概述 (5) 三、DES加解密算法原理 (7) 1.加密 (6) 2.子密钥生成 (11) 3.解密 (13) 四、加解密算法的实现 (14) 1.软件版本 (14) 2.平台 (14) 3.源代码 (14) 4.运行结果 (24) 五、总结 (25) 【摘要】1973年5月15 日，美国国家标准局（现在的美国国家标准就是研究所，即NIST）在联邦记录中公开征集密码体制，这一举措最终导致了数据加密标准（DES）的出现，它曾经成为世界上最广泛使用的密码体制。DES由IBM开发，它是早期被称为Lucifer体制的改进。DES在1975年3月17日首次在联邦记录中公布，在经过大量的公开讨论后，1977年2月15日DES被采纳为“非密级”应用的一个标准。最初预期DES作为标准只能使用10～15年；然而，事实证明DES要长寿得多。被采纳后，大约每隔5年就被评审一次。DES的最后一次评审是在1999年1月。 本文阐述了DES发展现状及对网络安全的重要意义，并在此基础上对DES算法原理进行详细的介绍和分析。通过应用DES算法加解密的具体实现，进一步加深对DES算法的理解，论证了DES算法具有加密快速且强壮的优点，适合对含有大量信息的文件进行加密，同时分析了DES算法密钥过短（56位）所带来的安全隐患。 【关键词】DES 加密解密明文密文 一、目的与意义 随着计算机和通信网络的广泛应用，信息的安全性已经受到人们的普遍重视。信息安全已不仅仅局限于政治，军事以及外交领域，而且现在也与人们的日常生活息息相关。现在，密码学理论和技术已得到了迅速的发展，它是信息科学和技术中的一个重要研究领域。在近代密码学上值得一提的大事有两件：一是1977年美国国家标准局正式公布实施了美国的数据加密标准（DES），公开它的加密算法，并批准用于非机密单位及商业上的保密通信。密码学的神秘面纱从此被揭开。二是Diffie和Hellman联合写的一篇文章“密码学的新方向”，提出了适应网络上保密通信的公钥密码思想，拉开了公钥密码研究的序幕。 DES（Data Encryption Standard）是IBM公司于上世纪1977年提出的一种数据加密算法。在过去近三十年的应用中，还无法将这种加密算法完全、彻底地破解掉。而且这种算法的加解密过程非常快，至今仍被广泛应用，被公认为安全的。虽然近年来由于硬件技术的飞速发展，破解DES已经不是一件难事，但学者们似乎不甘心让这样一个优秀的加密算法从此废弃不用，于是在DES的基础上有开发了双重DES（DoubleDES,DDES）和三重DES（Triple DES,TDES）。 在国内，随着三金工程尤其是金卡工程的启动，DES 算法在POS、ATM、磁卡及智能卡（IC 卡）、加油站、高速公路收费站等领域被广泛应用，以此来实现关键数据的保密，如信用卡持卡人的PIN 码加密传输，IC 卡与POS 间的双向认证、金融交易数据包的MAC 校验等，均用到DES 算法。DES加密体制是ISO颁布的数据加密标准。 因此研究DES还是有非常重要的意义。 DES加密算法分析 [摘要]DES数据加密算法是使用最广的分组加密算法，它作为最著名的保密密钥或对称密钥加密算法，在计算机密码学及计算机数据通信的发展过程中起了重要作用。本次学年论文是主要是学习介绍DES对 称密钥数据加密算法，并用c++实现。DES算法具有较高的安全性，为我们进行一般的计算机数据传输活 动提供了安全保障。 [关键词] 加密与解密，DES算法，S-盒 引言 密码学是伴随着战争发展起来的一门科学，其历史可以追溯到古代，并且还有过辉煌的经历。但成为一门学科则是近20年来受计算机科学蓬勃发展的刺激结果。今天在计算机被广泛应用的信息时代，信息本身就是时间，就是财富。如何保护信息的安全（即密码学的应用）已不再局限于军事、政治和外交，而是扩大到商务、金融和社会的各个领域。特别是在网络化的今天，大量敏感信息（如考试成绩、个人简历、体检结果、实验数据等）常常要通过互联网进行交换。（现代电子商务也是以互联网为基础的。）由于互联网的开放性，任何人都可以自由地接入互联网，使得有些不诚实者就有可能采用各种非法手段进行破坏。因此人们十分关心在网络上交换信息的安全性。普遍认为密码学方法是解决信息安全保护的一个最有效和可行的方法。有效是指密码能做到使信息不被非法窃取，不被篡改或破坏，可行是说它需要付出的代价是可以接受的。 密码是形成一门新的学科是在20世纪70年代。它的理论基础之一应该首推1949年Shannon的一篇文章“保密系统的通信理论”，该文章用信息论的观点对信息保密问题作了全面的阐述。这篇文章过了30年后才显示出它的价值。1976年，Diffie和Hellman发表了论文《密码学的新方向》，提出了公钥密码体制的新思想，这一思想引发了科技界对研究密码学的极大兴趣，大量密码学论文开始公开发表，改变了过去只是少数人关起门来研究密码学的状况。同时为了适应计算机通信和电子商务迅速发展的需要，密码学的研究领域逐渐从消息加密扩大到数字签名、消息认证、身份识别、抗欺骗协议等新课题[1]。 美国国家标准局（NBS）1973年开始研究除国防部外的其它部门的计算机系统的数据加密标准，并批准用于非机密单位及商业上的保密通信。于1973年5月15日和1974年8月27日先后两次向公众发出了征求加密算法的公告。1977年1月，美国政府颁布：采用IBM公司1971年设计出的一个加密算法作为非机密数据的正式数据加密标准（DES : Data Encryption Standard）。DES广泛应用于商用数据加密，算法完全公开，这在密码学史上是一个创举[2]。 在密码学的发展过程中，DES算法起了非常重要的作用。本次学年论文介绍的就是分组加密技术中最典型的加密算法——DES算法。 1概述 1.1加密与解密 加密技术是基于密码学原理来实现计算机、网络乃至一切信息系统安全的理论与技术基础。简单的说，加密的基本意思是改变信息的排列形式，使得只有合法的接受才能读懂，任何他人即使截取了该加密信息也无法使用现有的手段来解读。解密是我们将密文转换成能够直接阅读的文字（即明文）的过程称为解密，它是加密的反向处理，但解密者必须利用相同类型的加密设备和密钥对密 DES加密算法的实现及应用 学生姓名：梁帅指导老师：熊兵 摘要随着信息与通信技术的迅猛发展和广泛应用，人们通过互联网进行信息交流，难免涉及到密码保护问题，这就需要使用DES加密技术来对数据进行加密保护。本课程设计介绍了DES加密的基本原理以及简单的实现方法。本课程设计基于C语言，采用DES算法技术，设计了DES加密程序，实现了DES加密解密功能。经测试，程序能正常运行，实现了设计目标。 关键词DES加密，C语言，信息交流 1 引言 1.1本文主要内容 DES是一个分组密码算法，使用64位密钥（除去8位奇偶校验，实际密钥长度为56位）对64比特的数据分组（二进制数据）加密，产生64位密文数据。DES是一个对称密码体制，加密和解密使用同意密钥，解密和加密使用同一算法（这样，在硬件与软件设计时有利于加密单元的重用）。DES的所有的保密性均依赖于密钥。 DES算法的入口参数有三个：Key、Data、Mode。其中Key为8个字节共64位，是DES算法的工作密钥；Data也为8个字节64位，是要被加密或被解密的数据；Mode为DES的工作方式，有两种：加密或解密。 DES算法是这样工作的：如Mode为加密，则用Key 去把数据Data进行加密，生成Data的密码形式（64位）作为DES的输出结果；如Mode为解密，则用Key去把密码形式的数据Data解密，还原为Data的明码形式（64位）作为DES的输出结果。在通信网络的两端，双方约定一致的Key，在通信的源点用Key对核心数据进行DES加密，然后以密码形式在公共通信网（如电话网）中传输到通信网络的终点，数据到达目的地后，用同样的Key对密码数据进行解密，便再现了明码形式的核心数据。这样，便保证了核心数据（如PIN、MAC等）在公共通信网中传输的安全性和可靠性 DES的加密过程： 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 一、DES加密及解密算法程序源代码： #include 利用DES加密算法保护Java源代码 摘要：本文首先分析了Java源代码需要加密的原因，简要介绍了DES算法及Java密码体系和Java密码扩展，最后说明了利用DES加密算法保护Java源代码的方法及步骤。 关键词Java 加密 DES算法 Java语言是一种非常适用于网络编程的语言，它的基本结构与C++极为相似，但抛弃了C/C++中指针等内容，同时它吸收了Smalltalk、C++面向对象的编程思想。它具有简单性、鲁棒性、可移植性、动态性等特点。这些特点使得Java 成为跨平台应用开发的一种规范，在世界范围内广泛流传。 1 加密Java源码的原因 Java源代码经过编译以后在JVM中执行。由于JVM界面是完全透明的，Java类文件能够很容易通过反编译器重新转换成源代码。因此，所有的算法、类文件等都可以以源代码的形式被公开，使得软件不能受到保护，为了保护产权，一般可以有以下几种方法： （1）“模糊”类文件，加大反编译器反编译源代码文件的难度。然而，可以修改反编译器，使之能够处理这些模糊类文件。所以仅仅依赖“模糊类文件”来保证代码的安全是不够的。 （2）流行的加密工具对源文件进行加密，比如PGP （Pretty Good Privacy）或GPG（GNU Privacy Guard）。这时，最终用户在运行应用之前必须先进行解密。但解密之后，最终用户就有了一份不加密的类文件，这和事先不进行加密没有什么差别。 （3）加密类文件，在运行中JVM用定制的类装载器（Class Loader）解密类文件。Java运行时装入字节码的机制隐含地意味着可以对字节码进行修改。JVM 每次装入类文件时都需要一个称为ClassLoader的对象，这个对象负责把新的类装入正在运行的JVM。JVM给ClassLoader一个包含了待装入类（例如https://www.doczj.com/doc/964830162.html,ng.Object）名字的字符串，然后由ClassLoader负责找到类文件，装入原始数据，并把它转换成一个Class对象。 用户下载的是加密过的类文件，在加密类文件装入之时进行解密，因此可以看成是一种即时解密器。由于解密后的字节码文件永远不会保存到文件系统，所以窃密者很难得到解密后的代码。 由于把原始字节码转换成Class对象的过程完全由系统负责，所以创建定制ClassLoader对象其实并不困难，只需先获得原始数据，接着就可以进行包含解密在内的任何转换。 2 Java密码体系和Java密码扩展 Java密码体系(JCA)和Java密码扩展(JCE)的设计目的是为Java提供与实现无关的加密函数API。它们都用factory方法来创建类的例程，然后把实际的加密函数委托给提供者指定的底层引擎,引擎中为类提供了服务提供者接口在Java中实现数据的加密/解密，是使用其内置的JCE(Java加密扩展)来实现的。Java开发工具集1.1为实现包括数字签名和信息摘要在内的加密功能，推出了一种基于供应商的新型灵活应用编程接口。Java密码体系结构支持供应商的互操作,同时支持硬件和软件实现。Java密码学结构设计遵循两个原则:(1) 北京工业大学 网络与信息安全概论 学院： 专业： 指导老师： 姓名： 学号： 目录 目录 (2) 一、DES算法的基本原理 (3) 1.1背景介绍 (3) 1.2加密原理 (3) 二、DES算法的详细步骤 (4) 2.1加密详细步骤 (4) 2.2压缩置换到56位 (5) 2.3 C0和D0的分类 (6) 2.4循环左移 (6) 2.5压缩置换 (7) 三、DES算法的实现 (7) 3.1详细设计 (8) 3.1.2加密/解密文件的预览 (8) 3.2文件的加密/解密 (9) 3.3系统测试 (11) 3.4总结 (14) 一、DES算法的基本原理 1.1背景介绍 1977年1月，美国政府颁布：采纳IBM公司设计的方案作为非机密数据的正式数据加密标准（DES-Data Encryption Standard）。 DES (Data Encryption Standard)，是IBM在上个世纪70年代开发的单密钥对称加解密算法。该算法利用一个56+8奇偶校验位(第8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 64位)=64位的密钥对以64位为单位的块数据进行加解密。 1.2加密原理 DES算法是这样工作的：如Mode为加密，则用Key 去把数据Data进行加密，生成Data的密码形式（64位）作为DES的输出结果；如Mode为解密，则用Key去把密码形式的数据Data解密，还原为Data的明码形式（64位）作为DES的输出结果。 在通信网络的两端，双方约定一致的Key，在通信的源点用Key对核心数据进行DES加密，然后以密码形式在公共通信网（如电话网）中传输到通信网络的终点，数据到达目的地后，用同样的Key对密码数据进行解密，便再现了明码形式的核心数据。这样，便保证了核心数据（如PIN、MAC等）在公共通信网中传输的安全性和可靠性。 通过定期在通信网络的源端和目的端同时改用新的Key，便能更进一步提高数据的保密性，这正是现在金融交易网络的流行做法。 %% 注意这是一个function .m 文件，直接复制即可 function [ out, bin, hex ] = DES( Text, key, flag ) % key and Text 是字符类型 % key ='1011101010100011110100011111001110110100111100111101000110100111' % Text ='1011101010100011110100011111001110110100111100111101000110100111' % DES(Text, key) % when flag = 0（默认），DES 加密 % when flag = 1，DES 解密 %% === initial data === %% === import 左移位数表=== LS = [1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1] ; %% === import PC-1table=== PC1 = [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 ] ; %% === import PC-2table === PC2 = [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 ] ; %% === import IP table === IP =[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 ] ; %% === import E-table === E = [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 ] ; %% === import P table === v 3DES加密算法的实现毕业论文 一、DES加密及解密算法程序源代码： #include 网络与信息安全Introduction to Network and Security ——DES 加密解密算法的C++实现 姓名： 学号： 学院： 2010年10月 一、DES算法的实现 1．DES简介 本世纪五十年代以来，密码学研究领域出现了最具代表性的两大成就。其中之一就是1971年美国学者塔奇曼（Tuchman）和麦耶（Meyer）根据信息论创始人香农（Shannon）提出的“多重加密有效性理论”创立的，后于1977年由美国国家标准局颁布的数据加密标准。 DES密码实际上是Lucifer密码的进一步发展。它是一种采用传统加密方法的区组密码。它的算法是对称的，既可用于加密又可用于解密。 美国国家标准局1973年开始研究除国防部外的其它部门的计算机系统的数据加密标准，于1973年5月15日和1974年8月27日先后两次向公众发出了征求加密算法的公告。加密算法要达到的目的通常称为DES密码算法要求主要为以下四点： 提供高质量的数据保护，防止数据未经授权的泄露和未被察觉的修改；具有相当高的复杂性，使得破译的开销超过可能获得的利益，同时又要便于理解和掌握DES密码体制的安全性应该不依赖于算法的保密，其安全性仅以加密密钥的保密为基础实现经济，运行有效，并且适用于多种完全不同的应用。 1977年1月，美国政府颁布：采纳IBM公司设计的方案作为非机密数据的正式数据加密标准（DES枣Data Encryption Standard）。 目前在这里，随着三金工程尤其是金卡工程的启动，DES算法在POS、ATM、磁卡及智能卡（IC卡）、加油站、高速公路收费站等领域被广泛应用，以此来实现关键数据的保密，如信用卡持卡人的PIN的加密传输，IC卡与POS间的双向认证、金融交易数据包的MAC 校验等，均用到DES算法。 DES算法的入口参数有三个：Key、Data、Mode。其中Key为8个字节共64位，是DES算法的工作密钥；Data也为8个字节64位，是要被加密或被解密的数据；Mode为DES 的工作方式，有两种：加密或解密。 DES算法是这样工作的：如Mode为加密，则用Key 去把数据Data进行加密，生成Data的密码形式（64位）作为DES的输出结果；如Mode为解密，则用Key去把密码形式的数据Data解密，还原为Data的明码形式（64位）作为DES的输出结果。在通信网络的两端，双方约定一致的Key，在通信的源点用Key对核心数据进行DES加密，然后以密码形式在公共通信网（如电话网）中传输到通信网络的终点，数据到达目的地后，用同样的Key对密码数据进行解密，便再现了明码形式的核心数据。这样，便保证了核心数据（如PIN、MAC等）在公共通信网中传输的安全性和可靠性。 通过定期在通信网络的源端和目的端同时改用新的Key，便能更进一步提高数据的保密性，这正是现在金融交易网络的流行做法。 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，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, 信息安全概论JAVA实现DES加密算法 学号：091401223 姓名：高玉林 Java实现DES加密算法 目录 DES算法概述 (3) DES的加密过程 (4) DES算法细节 (4) DES的解密过程 (8) 源代码与结果（使用Java实现） (9) 源代码 (9) 运行结果截图 (21) 默认密钥（“这不是密码”） (21) 用户自定义密钥（以“nuaasillydes”为例） (21) 总结 (22) DES算法概述 DES全称为Data Encryption Standard，即数据加密标准，是一种使用密钥加密的块算法。它是ANSI的数据加密算法和ISO的DEA-1，成为一个世界范围内的标准已经近30年。尽管DES带有过去时代的特征，但是它很好的抵抗住了多年的密码分析，除可能的最强有力的敌手外，对其他的攻击仍是安全的。 DES是一个分组加密算法，它以64位为一组对数据进行加密。64位一组的明文从算法的一端输入，64位的密文从另一端输出。DES是一个对称算法：加密与解密用的是同一算法（除密钥编排不同以外）。密钥的长度为56位，通常表示为64位的数，但是每个第八位都用作奇偶校验，可以忽略。密钥可以是任意的56位的数，且可在任意的时候改变。DES的整体结构为： DES 的加密过程 DES 的加密过程如下。 （1）64位的密钥经子密钥产生算法产生出16个子密钥K1,K2,……,K16，分别供第1次，第2次，……，第16次加密迭代使用。 （2）64位明文首先经过初始置换IP （Initial Permutation ），将数据打乱重新排列并分成左右两半。左边32位构成L ，右边32为构成R 。 （3）由加密函数f 实现子密钥k1对R0的加密，结果得到32位的数据组f （R0,K1）。F(R0,K1)再与L0异或，又得到一个32位的数据组L0?f(R0,K1)。以L0?f(R0,K1)作为第2次加密迭代的R1，以R0作为第2次加密迭代的L1。至此，第1次加密迭代结束。 （4）第2次加密迭代至第16次加密迭代分别用子密钥K1,K2,……,K16进行，其过程与第1次加密过程相同。 （5）第16次加密迭代后，左右部分并未交换，而是将R16与L16并在一起形成一个分组作为末置换（逆初始置换IP -1）的输入，将数据重新排列，便得到64位明文。至此，加密过程全部结束。 综上，可将DES 的加密过程用如下的数学表达式描述： DES 算法细节 1. 子密钥的产生 64位密钥经过密钥置换、循环左移、压缩置换等变换，产生16个子密钥。子密钥的产生过程如图所示，其中产生每一个子密钥所需的循环左移位数在表中给出。 1） 密钥置换 64位的密钥分为8个字节，每个字节的前7位是真正的密钥位，而第8位是奇偶校检位。置换选择1的矩阵在表2中给出 L i =R i-1 R i =L i-1?f(R i-1，K i )，其中i=1，2，3，……，16，?表示异或 学 院： 计算机工程学院 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 09计3W 学 号： 09141307 姓 名： 张 赛 指导老师： 古春生 网络安全课程设计报告 JI AN GSU TEAC HERS UNIVER SITY OF TECHN OLOGY 一、DES算法的简介 DES算法的加密解密过程是一种采用传统加密方法的区组密码。它的算法是对称的，既可用于加密又可用于解密。 DES算法的入口参数有三个：Key、Data、Mode。其中Key为8个字节共64位，是DES算法的工作密钥；Data也为8个字节64位，是要被加密或被解密的数据；Mode为DES的工作方式，有两种：加密或解密。 DES算法是这样工作的：如Mode为加密，则用Key 去把数据Data进行加密，生成Data的密码形式（64位）作为DES的输出结果；如Mode为解密，则用Key 去把密码形式的数据Data解密，还原为Data的明码形式（64位）作为DES的输出结果。在通信网络的两端，双方约定一致的Key，在通信的源点用Key对核心数据进行DES加密，然后以密码形式在公共通信网（如电话网）中传输到通信网络的终点，数据到达目的地后，用同样的Key对密码数据进行解密，便再现了明码形式的核心数据。这样，便保证了核心数据（如PIN、MAC等）在公共通信网中传输的安全性和可靠性。 通过定期在通信网络的源端和目的端同时改用新的Key，便能更进一步提高数据的保密性，这正是现在金融交易网络的流行做法。 二、DES算法的实现 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......D8；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 EDA试验报告 一、实验项目名称 DES算法 二、实验目的与要求 1.掌握DES的原理和设计方法。 2.了解QuartusII硬件电路设计流程,学会利用Modelsim进行仿真。 3.加深对自顶向下设计和分模块化的了解，学会模块化的设计方法。 三、实验步骤 （一）.DES算法原理 DES算法为密码体制中的对称密码体制，又被称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。 其入口参数有三个:key、data、mode。key为加密解密使用的密钥，data为加密解密的数据，mode为其工作模式。当模式为加密模式时，明文按照64位进行分组，形成明文组，key用于对数据加密，当模式为解密模式时，key用于 对数据解密。实际运用中，密钥只用到了64位中的56位，这样才具有高的安全性。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，整个算法的主流程图如下: （二）、VerilogHDL实现原理 拟采用模块化设计思想，根据DES算法的流程分模 块设计实现各模块，自顶向下最终实现DES加密算法。 各模块功能及实现如下所示： 1.整体结构框架搭建，实现总体功能 module DES(input clk, input des_enable, input reset, input des_mode, input [1:64] data_i, input [1:64] key_i, output wire [1:64] data_o, output ready_o); wire [3:0] inter_num_curr; wire [1:32] R_i_var, L_i_var; wire [1:56] Key_i_var_out; wire [1:64] data_o_var_t; wire [1:32] R_i, L_i; wire [1:32] R_o, L_o; wire [1:56] Key_o; wire [1:28] C0, D0; IP IP1(.in(data_i), .L_i_var(L_i_var), .R_i_var(R_i_var)); IP_ni IP_ni(.in(data_o_var_t), .out(data_o)); pc_1 pc_1(.key_i(key_i), .C0(C0), .D0(D0)); //F(R,K) des_f des_f1(.clk(clk), .reset(reset), .des_mode(des_mode), .inter_num_i(inter_num_curr), .R_i(R_i), .L_i(L_i), .Key_i(Key_i_var_out), .R_o(R_o), .L_o(L_o), .Key_o(Key_o)); 苏州科技学院电子与信息工程学院 实验报告 实验一 （实验）课程名称信息安全技术 实验名称DES加密算法的简单实现 实验报告 一、实验室名称：电子学院213机房 二、实验项目名称：DES加密算法的简单实现 三、实验学时：2学时 四、实验原理： DES的描述 DES是一种分组加密算法，他以64位为分组对数据加密。64位一组的明文从算法的一端输入，64位的密文从另一端输出。DES是一个对称算法：加密和解密用的是同一个算法（除密钥编排不同以外）。 密钥的长度为56位(密钥通常表示为64位的数，但每个第8位都用作奇偶检验，可以忽略)。密钥可以是任意的56位数，且可以在任意的时候改变。 DES算法的入口参数有3个：Key，Data，Mode。其中Key为8个字节共64位，是DES算法的工作密钥；Data也为8个字节64位，是要被加密或解密的数据：Mode为DES的工作方式，有两种：加密或解密。 DES算法的工作过程：若Mode为加密，则用Key对数据Data进行加密，生成Data的密码形式（64位）作为DES的输出结果；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。 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 1 实验一 1、实验题目 利用C/C++编程实现DES加密算法或MD5加密算法。我选择的是用C++语言实现 DES的加密算法。 2、实验目的 通过编码实现DES算法或MD5算法，深入掌握算法的加密原理，理解其实际应用 价值，同时要求用C/C++语言实现该算法，让我们从底层开始熟悉该算法的实现过程3、实验环境 操作系统：WIN7旗舰版 开发工具：Visual Studio 2010旗舰版开发语言：C++ 4、实验原理 DES加密流程 2 如上图所示为DES的加密流程，其中主要包含初始置换，压缩换位1，压缩换位2，扩展置换，S盒置换，异或运算、终结置换等过程。初始置换是按照初始置换表将64位明文重新排列次序扩展置换是将原32为数据扩展为48位数据，它主要由三个目的：1、产生与子密钥相同的长度2、提供更长的结果，使其在加密过程中可以被压缩 3、产生雪崩效应，使得输入的一位将影响两个替换 S盒置换是DES算法中最核心的内容，在DES中，只有S盒置换是非线性的，它比DES 中其他任何一步都提供更好的安全性 终结置换与初始置换相对应，它们都不影响DES的安全性，主要目的是为了更容易将明文与密文数据一字节大小放入DES的f算法中 DES解密流程与加密流程基本相同，只不过在进行16轮迭代元算时，将子密钥生成的 K的次序倒过来进行迭代运算 5、实验过程记录 在对DES算法有了清晰的认识后，编码过程中我将其分为几个关键部分分别进行编码，最后将整个过程按顺序执行，即可完成DES的加密，代码的主要几个函数如下： 代码 // : 定义控制台应用程序的入口点。// #include "" #include "" #include 实验一 1、实验题目 利用C/C++编程实现DES加密算法或MD5加密算法。我选择的是用C++语言实现 DES的加密算法。 2、实验目的 通过编码实现DES算法或MD5算法，深入掌握算法的加密原理，理解其实际应用价值，同时要求用C/C++语言实现该算法，让我们从底层开始熟悉该算法的实现过程3、实验环境 操作系统：WIN7旗舰版 开发工具：Visual Studio 2010旗舰版开发语言：C++ 4、实验原理 DES加密流程 2 如上图所示为DES的加密流程，其中主要包含初始置换，压缩换位1，压缩换位2，扩 展置换，S盒置换，异或运算、终结置换等过程。 初始置换是按照初始置换表将64位明文重新排列次序 扩展置换是将原32为数据扩展为48位数据，它主要由三个目的： 1、产生与子密钥相同的长度 2、提供更长的结果，使其在加密过程中可以被压缩 3、产生雪崩效应，使得输入的一位将影响两个替换 S盒置换是DES算法中最核心的内容，在DES中，只有S盒置换是非线性的，它比DES 中其他任何一步都提供更好的安全性 终结置换与初始置换相对应，它们都不影响DES的安全性，主要目的是为了更容易将明文与密文数据一字节大小放入DES的f算法中 DES解密流程与加密流程基本相同，只不过在进行16轮迭代元算时，将子密钥生成的 K的次序倒过来进行迭代运算 5、实验过程记录 在对DES算法有了清晰的认识后，编码过程中我将其分为几个关键部分分别进行编码，最后将整个过程按顺序执行，即可完成DES的加密，代码的主要几个函数如下： //Byte转为Bit ByteToBit(ElemType ch,ElemType bit[8]) //Bit转为Byte BitToByte(ElemType bit[8],ElemType &ch) //初始置换 InitialEX(ElemType Inorder[64],ElemType Disorder[64]) //终结置换 AntiEx(ElemType Disorder[64]) //扩展置换 ExpandEX(ElemType RightMsg[32],ElemType ExpandMsg[48]) //16轮迭代加密 MoveLeft(ElemType C[28],ElemType D[28],ElemType L0[32],ElemType R0[32]) 3 //16轮迭代解密 mMoveLeft(ElemType C[28],ElemType D[28],ElemType L0[32],ElemType R0[32]) //生成48位子密钥 GetCD48(ElemType C[28],ElemType D[28],ElemType Secret[48]) //48位明文与子密钥进行异或运算 XOR(ElemType ExpandMsg[48],ElemType Secret[48],ElemType Result[48]) //S盒四位输出getSOut(ElemType Result[48],ElemType Sout[32]) //直接置换 DirExchange(ElemType Sout[32],ElemType DirOut[32]) //Li与Ri进行抑或运算 XORLR(ElemType DirOut[32],ElemType Left[32],ElemType Result[32]) 函数执行次序和调用关系关系如下：DES加密算法的实现
DES加密算法的JAVA实现
DES加密算法设计(含程序)
des加密算法的实现及应用
DES加密算法与解密(带流程图)
利用DES加密算法保护Java源代码概要
DES加密算法文档
DES加密解密matlab实现
DES加密算法的实现(详细版)
信息安全概论中的DES加密解密算法的用C++实现,附上实验报告
DES加密算法的Java实现
DES加密解密算法的实现
DES算法的verilog实现
DES加密算法的简单实现实验报告
DES_加密解密算法的C++实现--实验报告
DES_加密解密算法的C++实现--实验报告
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