DES加解密算法的实现

时间：2016-03-26 20:27:56 阅读：348 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

DES加解密算法的实现

一、实验目的及任务：

实现DES加解密算法。需要自行实现加解密算法的处理细节，不可直接使用已有的函数接口。并验证以下事实：

加解密算法的正确性（即加密一个明文，能够得到一个正确的密文；解密一个密文，能得到正确的明文）；
雪崩效应（包括明文和密钥的雪崩效应，即在密钥相同的情况下，1比特的明文差异能够产生多少比特的密文差异，和在明文相同的情况下，1比特的密钥差异能够产生多少比特的密文差异）；
比较加解密算法的运行效率（采用多次运行求平均的方法）；

IDE：VS2015

OS：Windows10

语言：C语言

要深入理解对称加密算法，掌握DES加密过程。具备一定的C语言编程技

能。

DES( Data DES( Data Encryption Standard)算法，于1977年得到美国政

府的正式许可，是一种用56位密钥来加密64位数据的方法。DES算法以被应用于许多需要安全加密的场合。

(一)、密钥生成

1、变换密钥

取得64位的密钥，每个第8位作为奇偶校验位。

2、变换密钥。

(1)、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，在变换中，奇偶校验位以被舍弃。

(2)、将变换后的密钥分为两个部分，开始的28位称为C[0]，最后的28位称为D[0]。

(3)生成16个子密钥，初始I=1。

(i)、同时将C[I]、D[I]左移1位或2位，根据I值决定左移的位数。

(ii)、将C[I]D[I]作为一个整体按下表（PC-2）变换，得到48位的K[I]

(iii)、从1-2-3-1处循环执行，直到K[16]被计算完成。

(二)、处理64位的数据

1、取得64位的数据，如果数据长度不足64位，应该将其扩展为64位（例如补零）

2、将64位数据按下表变换（IP）

3、将变换后的数据分为两部分，开始的32位称为L[0]，最后的32位称为R[0]。

4、用16个子密钥加密数据，初始I=1。

(1)、将32位的R[I-1]按下表（E）扩展为48位的E[I-1]

(2)、异或E[I-1]和K[I]，即E[I-1] XOR K[I]

(3)、将异或后的结果分为8个6位长的部分，第1位到第6位称为B[1]，第7位到第12位称为B[2]，依此类推，第43位到第48位称为B[8]。

(4)、按S表变换所有的B[J]，初始J=1。所有在S表的值都被当作4位长度处理。

(i)将B[J]的第1位和第6位组合为一个2位长度的变量M，M作为在S[J]中的行号。
(ii)、将B[J]的第2位到第5位组合，作为一个4位长度的变量N，N作为在S[J]中的列号。

(iii)、用S[J][M][N]来取代B[J]。

(iv)、从(i)处循环执行，直到B[8]被替代完成。

(5)、将B[1]到B[8]组合，按下表（P）变换，得到P。

(6)、异或P和L[I-1]结果放在R[I]，即R[I]=P XOR L[I-1]。

(7)、L[I]=R[I-1]

(8)、从2-4-1处开始循环执行，直到K[16]被变换完成。

5、、组合变换后的R[16]L[16]（注意：R作为开始的32位），按下表（IP-1）变换得到最后的结果。

利用编程语言实现DES加解密算法。

int ByteToBit(ElemType ch, ElemType bit[8]); //字节转换成二进制
int BitToByte(ElemType bit[8], ElemType *ch); //二进制转换成字节
int Char8ToBit64(ElemType ch[8], ElemType bit[64]); //将长度为8的字符串转为二进制位串
int Bit64ToChar8(ElemType bit[64], ElemType ch[8]); //将二进制位串转为长度为8的字符串
int DES_MakeSubKeys(ElemType key[64], ElemType subKeys[16][48]); //生成子密钥
int DES_PC1_Transform(ElemType key[64], ElemType tempbts[56]); //密钥置换1
int DES_PC2_Transform(ElemType key[56], ElemType tempbts[48]); //密钥置换2
int DES_ROL(ElemType data[56], int time); //循环左移
int DES_IP_Transform(ElemType data[64]); //IP置换
int DES_IP_1_Transform(ElemType data[64]); //IP逆置换
int DES_E_Transform(ElemType data[48]); //扩展置换
int DES_P_Transform(ElemType data[32]); //P置换
int DES_SBOX(ElemType data[48]); //异或
int DES_XOR(ElemType R[48], ElemType L[48], int count); //S盒置换
int DES_Swap(ElemType left[32], ElemType right[32]); //交换
int DES_EncryptBlock(ElemType plainBlock[8], ElemType subKeys[16][48], ElemType cipherBlock[8]); //加密单个分组
int DES_DecryptBlock(ElemType cipherBlock[8], ElemType subKeys[16][48], ElemType plainBlock[8]); //解密单个分组
int DES_Encrypt(char *plainFile, char *keyStr, char *cipherFile); //加密文件
int DES_Decrypt(char *cipherFile, char *keyStr, char *plainFile); //解密文件