通信學(xué)論文-利用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)DES加密算法 .doc

通信學(xué)論文-利用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)DES加密算法摘要：DES算法是一種數(shù)據(jù)加密算法。自從1977年公布以來(lái)，一直是國(guó)際上的商用保密通信和計(jì)算機(jī)通信的最常用的加密標(biāo)準(zhǔn)。DES算法的實(shí)現(xiàn)一般用高級(jí)語(yǔ)言。關(guān)鍵詞：加密算法DES匯編語(yǔ)言目前在金融界及非金融界的保密通信中，越來(lái)越多地用到了DES算法。DES（DataEncryptionStandard）即數(shù)據(jù)加密算法，是IBM公司于1977年研究成功并公開(kāi)發(fā)表的。隨著我國(guó)三金工程尤其是金卡工程的啟動(dòng)，DES算法在POS、ATM、磁卡及智能卡(IC卡)中被廣泛應(yīng)用，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的保密。如信用卡持卡人的PIN的加密傳輸、IC卡與POS間的雙向認(rèn)證、金融交易中的密碼鍵盤等，均用到DES算法。由于密碼鍵盤不可能使用高級(jí)語(yǔ)言，所以用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)DES就非常實(shí)用。1DES算法的簡(jiǎn)單原理DES是一種分組密碼。假定明文m是由0和1組成的長(zhǎng)度為64位的符號(hào)串，密鑰k也是64位的0、1符號(hào)串。設(shè)：M=m1m2m3m64K=k1k2k3k64加密過(guò)程可表達(dá)如下：DES(m)=IP-1T16T15T2T1IP(m)其中：IP(m)是初始置換，IP-1是逆置換，T16T1是16次迭代。（1）初始置換IP功能是把輸入的明文m按位重新組合，并把輸出分為L(zhǎng)0、R0兩部分，每部分各長(zhǎng)32位，其置換規(guī)則如下：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（2）逆置換IP-1經(jīng)過(guò)16次迭代運(yùn)算后，得到L16、R16，將此作為輸入，進(jìn)行逆置換。逆置換滿足：IPIP-1=IP-1IP=I逆置換正好是初始置換的逆運(yùn)算。（3）T16T1的迭代計(jì)算DES的迭代算法采用模2加法。在通信網(wǎng)絡(luò)的兩端，雙方約定了一致的密鑰。在通信的源點(diǎn)用密鑰對(duì)核心數(shù)據(jù)進(jìn)行加密并形成密文，然后，以密文的形式在公共通信網(wǎng)中傳輸?shù)酵ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)的終點(diǎn)。數(shù)據(jù)到達(dá)終點(diǎn)后，用同樣的密鑰對(duì)密文數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，便再現(xiàn)了明文形式的核心數(shù)據(jù)。這樣，便保證了核心數(shù)據(jù)(如PIN、MAC等)在公共通信網(wǎng)中傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?匯編語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)DES算法有它的優(yōu)勢(shì)也有它的難點(diǎn)。優(yōu)勢(shì)是51匯編的位操作可以方便地實(shí)現(xiàn)置換功能。但用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)算法的迭代運(yùn)算及循環(huán)功能比較煩瑣。在用51匯編實(shí)現(xiàn)DES的過(guò)程中，我編寫了幾個(gè)子程序，組合起來(lái)可實(shí)現(xiàn)DES算法加密。在這里寫出一些思路，有需要的同行可與我聯(lián)系（E-mail：）。8031有16個(gè)可以位尋址的寄存器，可放置128位的數(shù)據(jù)，利用它可實(shí)現(xiàn)DES的轉(zhuǎn)置功能。將明文m放入寄存器27H20H中，即位地址00H對(duì)應(yīng)m64，3FH對(duì)應(yīng)m1。利用標(biāo)志寄存器C可實(shí)現(xiàn)置換與逆置換程序。在DES的16次迭代過(guò)程中，要實(shí)現(xiàn)公式：Li=Ri-1；Ri=Li-1f(Ri-1，ki)的運(yùn)算過(guò)程,其關(guān)鍵在于f(Ri-1，ki)的功能。f是將32位的輸入轉(zhuǎn)化為32位的輸出。其中含3項(xiàng)技術(shù):將32位膨脹為48位的E功能。該項(xiàng)功能可用類似于置換功能的子程序編寫。48位子密鑰的生成。為了便于51匯編生成子密鑰，可以使用主機(jī)用串口下傳的方式，由主機(jī)將16個(gè)子密鑰傳給89C52為核心的單片機(jī)，然后存入80HFFH中。如果密鑰是固定的，則可直接將子密鑰固化在89C52的Flash中。S盒的功能是將48位的輸入再次縮為32位。具體實(shí)現(xiàn)是將S盒表存入89C52的Flash中，每次通過(guò)查表求得S輸出的結(jié)果。下面列舉其中的幾個(gè)子程序。（1）IP置換子程序；入口寄存器：(MSB)2726252423222120(LSB)，出口寄存器：(MSB)2F2E2D2C2B2A2928(LSB)；功能：將入口寄存器的數(shù)據(jù)按置換表?yè)Q位。IP:MOVC，06H；將m58送到進(jìn)位標(biāo)志中MOV7FH，C；將進(jìn)位標(biāo)志送m1中MOVC，0EH；將m50送到進(jìn)位標(biāo)志中MOV7EH，C；將進(jìn)位標(biāo)志送m2中；重復(fù)，按表編寫.MOVC，31H；將m15送到進(jìn)位標(biāo)志中MOV41H，C；將進(jìn)位標(biāo)志送m63中MOVC，39H；將m7送到進(jìn)位標(biāo)志中MOV40H，C；將進(jìn)位標(biāo)志送m64中RET（2）逆置換子程序；入口寄存器：(MSB)2726252423222120(LSB)，出口寄存器：(MSB)2F2E2D2C2B2A2928(LSB)；功能：將入口寄存器的數(shù)據(jù)按逆置換表?yè)Q位。IPRVS：MOVC，18H；將m40送到進(jìn)位標(biāo)志中MOV7FH，C；將進(jìn)位標(biāo)志送m1中MOVC，38H.RET（3）異或子程序；入口寄存器：272625243F3E3D3C，出口寄存器：2B2A2928；功能：將寄存器27262524的內(nèi)容和寄存器3F3E3D3C的內(nèi)容異或。結(jié)果保存在2B2A2928寄存器中。XORLF:MOVA，3FH；將高8位異或XRLA，27HMOV2BH，A；放入出口處MOVA，3EHXRLA，26HMOV2AH，AMOVA，3DHXRLA，25HMOV29H，AMOVA，3CHXRLA，24HMOV28H，ARET（4）S盒子程序；入口寄存