中北大学大学软件学院《网络攻击与防御》
实验报告
计算机科学与技术学院
计算机系网络教研室制
一、实验目的
通过用DES算法对实际数据进行加密和解密来深刻了解DＥS的运行原理,进而加深对对称加密算法的理解与认识、
预备知识:
1)数据加密标准(DES,Data Encrｙption Staｎdaｒd)是一种使用密钥加密的块密码,1976年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准(FIＰＳ),随后在国际上广泛流传开来、它基于使用56位密钥的对称算法。这个算法因为包含一些机密设计元素,相对短的密钥长度以及怀疑内含美国国家安全局(NＳA)的后门而在开始时有争议,因此DＥS因此受到了强烈的学院派式的审查,并以此推动了现代的块密码及其密码分析的发展。
2)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、
3)DES算法的安全性,DEＳ现在差不多不是一种安全的加密方法,主要因为它使用的５6位密钥过短。1999年1月,ｄisｔribｕted。ｎｅｔ与电子前哨基金会合作,在22小时1５分钟内即公开破解了一个DＥＳ密钥。也有一些分析报告提出了该算法的理论上的弱点,尽管在实际中难以应用。为了提供实用所需的安全性,能够使用ＤEＳ的派生算法3DEＳ来进行加密,尽管３DＥＳ也存在理论上的攻击方法。在２001年,DＥS作为一个标准差不多被高级加密标准(ＡES)所取代、
4)对称密码算法(Sｙｍｍetric ｃipher):加密密钥和解密密钥相同,或实质上等同,即从一个易于推出另一个。又称传统密码算法(Cｏnvｅntｉoｎal ｃiｐher)、秘密密钥算法或单密钥算法、
5)分组密码(Ｂloｃｋｃiｐhｅｒ):将明文分成固定长度的组,用同一密钥和算法对每一块加密,输出也是固定长度的密文。——ＤES、ＩＤEＡ、RC2、ＲC４、RC5
分组密码是将明文消息编码表示后的数字(简称明文数字)序列,划分成长度为n 的组(可看成长度为n的矢量),每组分别在密钥的控制下变换成等长的输出数字(简称密文数字)序列。
6)ＣAP(CrｙpｔｏgraｐｈiｃAｎalyｓｉsＰｒｏgram)是由DR、Ｒｉｃｈa ｒd Spillmaｎ专门为教学而研制的密码制作与分析工具,差不多在美国的特别多高校得到了广泛地使用,受到了密码学习者的普遍欢迎。
二、实验环境
操作系统:运行Windowｓ ,ＶS2010编译环境。
三、实验内容与实验要求
对学号姓名加解密
任务一:ＤES加解密算法的原理
DES算法的加密流程图及参数:
DＥS的参数:密钥长度:56比特
输入:６４比特
输出:64比特
运算轮数:16
DＥS解密过程与加密过程完全相似,只只是将1６次迭代的子密钥顺序倒过来,即: m ＝DES—1(c) = IP—1 • T１•Ｔ２•、。、。。Ｔ15 • T16 • IＰ(ｃ)
能够证明 DES—1 (DＥS (ｍ) )=m
任务二: ＤES算法的实现
依照对ＤES算法的介绍,自己创建明文信息,并选择一个密钥,编写ＤＥS密码算法的实现程序,实现加密和解密操作,并算结果将CAＰ４的运进行比较。四、实验过程与分析
在虚拟机ＳQＬSeｒvｅr ２008中用Microｓoft Ｖｉsｕal Ｓtudio
软件新建一个项目命名为DEＳ。导入加解密代码,编译运行。在该项目所在的文件夹下新建如下四个。ｔｘt文件:1、ｔxt key、txt 2。txt 3。ｔｘt 在1。txｔ中写入要加密的学号和密码,ｋｅy。txt中写入加密的密码,点击ＤES、ｅxe运行,运行结果的加密密文在2。ｔxｔ,解密后的内容在3、ｔxt中、加解密代码如下:
#include "ｓtｄiｏ。ｈ”
#incｌuｄe ＂ｍemｏrｙ。h"
＃inclｕｄｅ"tiｍｅ。h”
＃iｎｃlｕｄe "sｔdｌｉb、ｈ”
＃define ＰLＡＩN＿ -1
＃define KEY_ －2
＃define CIPＨＥＲ_ -3
#defｉne OＫ１
tyｐeｄef cｈaｒElemＴype;
/／初始置换表IＰ
ｉｎｔ IＰ＿Tａｂle[6４］ = ｛ 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,
5６,4８,４0,32,2４,16,8,0,
58,50,4２,34,２6,1８,10,２,
６０,52,44,3６,２8,２0,１2,４,
６2,5４,４６,３８,３
0,22,14,6｝;
／/逆初始置换表ＩＰ^－1
inｔＩP_1＿Ｔable［６４] = ｛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,
32,0,40,8,48,16,56,2４｝;
//扩充置换表E
ｉnt E_Tａble［４８] = ｛31, 0, 1, 2, ３, ４,
3, ４, ５, 6, 7, 8,
7, 8,９,1０,１1,１２,
１1,12,１3,14,１5,1６,
1５,16,1７,18,1９,２0,
1９,20,２1,22,２３,２4,
２3,24,２５,２6,2７,２8,
27,28,29,３0,３1, 0｝;
//置换函数Ｐ
int P＿Ｔable[32] = ｛15,６,19,２0,２8,１1,27,1６,
0,14,22,25,4,１7,３０,９,
１,7,23,13,3１,26,2,８,
１8,1２,29,5,21,10,3,24｝;
/／Ｓ盒
inｔ S［8][４］[16] =//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}｝,
