中北大学大学软件学院《网络攻击与防御》
实验报告
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现在已经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，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，虽然在实际中难以应用。为了提供实用所需的安全性，可以使用DES的派生算法3DES来进行加密，虽然3DES也存在理论上的攻击方法。在2001年，DES作为一个标准已经被高级加密标准（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（Block cipher）：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(Cryptographic Analysis Program)是由DR. Richard Spillman专门为教学而研制的密码制作与分析工具，已经在美国的很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，只不过将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)
可以证明DES-1 (DES (m) )=m
任务二: DES算法的实现
根据对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_FILE_OPEN_ERROR -1
#define KEY_FILE_OPEN_ERROR -2
#define CIPHER_FILE_OPEN_ERROR -3
#define OK 1
typedef char ElemType;
//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,
62,54,46,38,30,22,14,6};
//逆初始置换表IP^-1
int IP_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,
