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./實驗三用DES實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的加解密一、實驗目的1.用DES加密方法實現(xiàn)對明文的加密2.用DES解密加密后的密文二、實驗內(nèi)容1、給定八字節(jié)明文,輸入8位密鑰對明文加密2、用同一個密鑰對加密的密文解密的到原來的明文三、實驗原理實驗步驟〔包括流程圖、功能模塊〕[實驗原理]1、DES算法把64位的明文輸入塊變?yōu)?4位的密文輸出塊,它所使用的密鑰也是64位,其功能是把輸入的64位數(shù)據(jù)塊按位重新組合,并把輸出分為L0、R0兩部分,每部分各長32位,其置換規(guī)則見下表:58,50,12,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,62,54,46,38,30,22,14,6,64,56,48,40,32,24,16,8,57,49,41,33,25,17,9,1,59,51,43,35,27,19,11,3,61,53,45,37,29,21,13,5,63,55,47,39,31,23,15,7,2.將輸入的第58位換到第一位,第50位換到第2位,...,依此類推,最后一位是原來的第7位。L0、R0則是換位輸出后的兩部分,L0是輸出的左32位,R0是右32位,例:設置換前的輸入值為D1D2D3D64,則經(jīng)過初始置換后的結(jié)果為:L0=D550...D8;R0=D57D49...D7。經(jīng)過26次迭代運算后。得到L16、R16,將此作為輸入,進行逆置換,即得到密文輸出。逆置換正好是初始置的逆運算,例如,第1位經(jīng)過初始置換后,處于第40位,而通過逆置換,又將第40位換回到第1位,其逆置換規(guī)則如下表所示:40,8,48,16,56,24,64,32,39,7,47,15,55,23,63,31,38,6,46,14,54,22,62,30,37,5,45,13,53,21,61,29,36,4,44,12,52,20,60,28,35,3,43,11,51,19,59,27,34,2,42,10,50,18,5826,33,1,41,9,49,17,57,25,3.DES算法的解密過程是一樣的,區(qū)別僅僅在於第一次迭代時用子密鑰K15,第二次K14、,最后一次用K0,算法本身并沒有變化。[算法流程圖][功能模塊]輸入明文:voidDES::SetMsg<char*_msg,int_length>{if<_length>8> {return; }for<inti=0;i<_length;i++> { msg[i]=_msg[i]; }//轉(zhuǎn)換成二進制 Char2Bit<msg,bmsg,8>;};輸入密鑰:voidDES::SetKey<char*_key,int_length>{if<_length>8> {return; }for<inti=0;i<_length;i++> { key[i]=_key[i]; }//轉(zhuǎn)成二進制 Char2Bit<key,bkey,8>;};各種置換:voidDES::InitSwap<boolin[64]>{//打亂for<inti=0;i<32;i++> { lmsgi[i]=in[ip[i]-1]; rmsgi[i]=in[ip[i+32]-1]; }};////初始逆置換函數(shù)voidDES::InitReSwap<boolout[64]>{//組合成64數(shù)組booltemp[64];for<inti=0;i<32;i++> { temp[i]=rmsgi[i]; temp[32+i]=lmsgi[i]; }//按照逆ip矩陣for<inti=0;i<64;i++> {out[i]=temp[back_ip[i]-1]; }};//voidDES::SubKeyOff<bool*_subkey,int_off>{booltemp;for<inti=0;i<_off;i++> { temp=_subkey[0];for<inti=0;i<27;i++> {_subkey[i]=_subkey[i+1]; }_subkey[27]=temp; }};S盒處理:voidDES::DealSBox<boolin[48],boolout[32]>{bool_in[6],_out[4];//8個盒子for<inti=0;i<8;i++> {//提取盒子for<intj=0;j<6;j++> { _in[j]=in[i*6+j]; }//壓縮 _DealSBox<_in,_out,i>;//放進out數(shù)組for<intjj=0;jj<4;jj++> {out[i*4+jj]=_out[jj]; } }};加密函數(shù):voidDES::CrypteFunction<boolin[32],intisubkey,boolout[32]>{//e操作booltemp1[48]; EOperation<in,temp1>;booltemp2[48]; Mode2Add<temp1,<bool*>subkey[isubkey],temp2,48>;//ok//盒子壓縮booltemp3[48]; DealSBox<temp2,temp3>;//置換運算p POperation<temp3,out>;};解密函數(shù):voidDES::Decipher<>{booltemp1[32],temp2[32];//初始置換ip InitSwap<bcryptedmsg>;//16輪迭代加密for<inti=0;i<16;i++> {if<i%2==0> {//L1=R0 CopyArray<rmsgi,lmsgi1,32>;//f<R0,k0> CrypteFunction<rmsgi,15-i,temp1>;//L0+f<R0,k0> Mode2Add<lmsgi,temp1,temp2,32>;//R1=L0+f<R0,k0> CopyArray<temp2,rmsgi1,32>; }else {//L2=R1 CopyArray<rmsgi1,lmsgi,32>;//f<R1,k1> CrypteFunction<rmsgi1,15-i,temp1>;//L1+f<R1,k1> Mode2Add<lmsgi1,temp1,temp2,32>;//R2=L1+f<R1,k1> CopyArray<temp2,rmsgi,32>; } }//逆初始置換ip InitReSwap<bdecipher>;//轉(zhuǎn)成字符 Bit2Char<bdecipher,decipher>;};軟件使用說明〔開發(fā)環(huán)境、參數(shù)使用詳細說明、實驗結(jié)果+相應截圖等〕[開發(fā)環(huán)境]MicrosoftVisualStudio2015MicrosoftWindows10[參數(shù)使用]char*msg;char*key;[實驗結(jié)果]實驗數(shù)據(jù):六、參考資料〔書籍或網(wǎng)絡文章〕《密碼編碼學與網(wǎng)絡安全——原理與實踐〔第五版〕》百度七、實驗心得和總結(jié)做這次DES加解密實驗前首先要充分了解其原理,在這個實驗中,比較難的就是,要將明文和密鑰經(jīng)過初始變換和十六輪加密變換等一系列變換后才能得到置換,其中的變換步驟比較多,而且比較復雜,還要將十六進制轉(zhuǎn)化為二進制,工作量比較大。附:程序源代碼#include"stdafx.h"#include<iostream>#include<string.h>usingnamespacestd;classDES{private://明文charmsg[8];boolbmsg[64];//密鑰charkey[8];boolbkey[64];//16個子密鑰boolsubkey[16][48];//l0r0中間變量boolrmsgi[32],lmsgi[32];//第i個boolrmsgi1[32],lmsgi1[32];//第i+1個//密文boolbcryptedmsg[64];charcryptedmsg[8];//解密的結(jié)果boolbdecipher[64];chardecipher[8];private://靜態(tài)常量//不允許在類內(nèi)初始化//初始值換ipconststaticintip[64];//子密鑰//置換選擇1conststaticintc0[28];conststaticintd0[28];//循環(huán)左移表conststaticintkeyoff[16];//置換選擇2conststaticintdi[48];//加密函數(shù)//e運算conststaticinte_operate[48];//sboxconststaticintsbox[8][64];//置換運算pconststaticintp_operate[32];//逆初始置換ipconststaticintback_ip[64];//位掩碼conststaticcharbitmask[8];public://設置明文和密鑰//_length要小于或等于8voidSetMsg<char*_msg,int_length>;voidSetKey<char*_msg,int_length>;//生產(chǎn)子密鑰voidProduceSubKey<>;//總的的加密流程voidCrypte<>;//解密voidDecipher<>;//輸出密文voidOutPutCryptedMsg<>;//二進制轉(zhuǎn)成字符voidBit2Char<bool*_barray,char*_carray>;//length=64//輸出解密后的明文voidOutPutDecipher<>;private://字符轉(zhuǎn)成二進制,并保存到64位bool數(shù)組中voidChar2Bit<char*_carray,bool*_barray,intlength>;////二進制轉(zhuǎn)成字符//voidBit2Char<bool*_barray,char*_carray>;//length=64//初始置換voidInitSwap<boolin[64]>;//初始逆置換voidInitReSwap<boolout[64]>;//循環(huán)左移voidSubKeyOff<bool*_subkey,int_off>;//e運算操作函數(shù)voidEOperation<boola[32],boolb[48]>;//模2相加//相同為0不同為1voidMode2Add<boola[],boolb[],boolc[],intlength>;//sboxvoidDealSBox<boolin[48],boolout[32]>;void_DealSBox<boolin[6],boolout[4],intbox>;//poprarationvoidPOperation<booltemp[32],boolresult[32]>;//加密函數(shù)voidCrypteFunction<boolin[32],intisubkey,boolout[32]>;//數(shù)組之間賦值voidCopyArray<boolarray1[],boolarray2[],intsize>;};usingnamespacestd;//靜態(tài)常量constintDES::ip[64]={ 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};constintDES::c0[28]={ 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};constintDES::d0[28]={ 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};constintDES::keyoff[16]={ 1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1};constintDES::di[48]={ 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};constintDES::e_operate[48]={ 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};constintDES::sbox[8][64]={ { 14,4,13,1,1,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7, 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 }, { 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 }, { 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 }, { 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 }, { 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 }, { 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 }, { 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 }, { 13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,13,14,5,0,12,7, 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 }};constintDES::p_operate[32]={ 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};constintDES::back_ip[64]={ 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};constcharDES::bitmask[8]={128,64,32,16,8,4,2,1};//實現(xiàn)函數(shù)////設置明文//voidDES::SetMsg<char*_msg,int_length>{if<_length>8> {return; }for<inti=0;i<_length;i++> { msg[i]=_msg[i]; }//轉(zhuǎn)換成二進制 Char2Bit<msg,bmsg,8>;};////設置密鑰//voidDES::SetKey<char*_key,int_length>{if<_length>8> {return; }for<inti=0;i<_length;i++> { key[i]=_key[i]; }//轉(zhuǎn)成二進制 Char2Bit<key,bkey,8>;};////字符轉(zhuǎn)成二進制voidDES::Char2Bit<char*_carray,bool*_barray,intlength>{//intindex=0;for<inti=0;i<length;i++> {for<intj=0;j<8;j++> {_barray[i*8+7-j]=<_carray[i]>>j>&1; } }};////二進制轉(zhuǎn)成字符//voidDES::Bit2Char<bool*_barray,char*_carray>{chartemp;for<inti=0;i<8;i++> {//數(shù)學方法轉(zhuǎn)成字符 temp=0;for<intj=0;j<8;j++> {if<_barray[i*8+j]==1> { temp|=bitmask[j]; } }//cout<<temp;_carray[i]=temp; }};////初始置換函數(shù)//okvoidDES::InitSwap<boolin[64]>{//打亂for<inti=0;i<32;i++> { lmsgi[i]=in[ip[i]-1]; rmsgi[i]=in[ip[i+32]-1]; }};////初始逆置換函數(shù)//okvoidDES::InitReSwap<boolout[64]>{//組合成64數(shù)組booltemp[64];for<inti=0;i<32;i++> { temp[i]=rmsgi[i]; temp[32+i]=lmsgi[i]; }//按照逆ip矩陣for<inti=0;i<64;i++> {out[i]=temp[back_ip[i]-1]; }};////循環(huán)左移//okvoidDES::SubKeyOff<bool*_subkey,int_off>{//有沒有更好的辦法???booltemp;for<inti=0;i<_off;i++> { temp=_subkey[0];for<inti=0;i<27;i++> {_subkey[i]=_subkey[i+1]; }_subkey[27]=temp; }};////生產(chǎn)子密鑰//okvoidDES::ProduceSubKey<>{//置換選擇1boolctemp[28],dtemp[28];for<inti=0;i<28;i++> { ctemp[i]=bkey[c0[i]-1]; dtemp[i]=bkey[d0[i]-1]; }boolkeytemp[56];for<inti=0;i<16;i++> {//循環(huán)左移 SubKeyOff<ctemp,keyoff[i]>; SubKeyOff<dtemp,keyoff[i]>;//合并成一個56數(shù)組for<intj=0;j<28;j++> { keytemp[j]=ctemp[j]; keytemp[28+j]=dtemp[j]; }//置換選擇2for<intj=0;j<48;j++> { subkey[i][j]=keytemp[di[j]-1]; } }};////e運算//okvoidDES::EOperation<boola[32],boolb[48]>{for<inti=0;i<48;i++> {b[i]=a[e_operate[i]-1]; }};////模2想加//okvoidDES::Mode2Add<boola[],boolb[],boolc[],intlength>{for<inti=0;i<length;i++> {if<a[i]==b[i]> {c[i]=0; }else {c[i]=1; } }};////sbox處理//okvoidDES::DealSBox<boolin[48],boolout[32]>{bool_in[6],_out[4];//8個盒子for<inti=0;i<8;i++> {//提取盒子for<intj=0;j<6;j++> { _in[j]=in[i*6+j]; }//壓縮 _DealSBox<_in,_out,i>;//放進out數(shù)組for<intjj=0;jj<4;jj++> {out[i*4+jj]=_out[jj]; } }};////_dealsbox//okvoidDES::_DealSBox<boolin[6],boolout[4],intbox>{intraw,col; raw=in[0]*2+in[5];//轉(zhuǎn)換成十進制行 col=in[1]*2*2*2+in[2]*2*2+in[3]*2+in[4];//列intresult=sbox[box][raw*16+col];//轉(zhuǎn)成二進制for<inti=3;i>=0;i--> {out[i]=<result>><3-i>>&1; }};////p操作//okvoidDES::POperation<booltemp[32],boolresult[32]>{for<inti=0;i<32;i++> {result[i]=temp[p_operate[i]-1]; }};////加密函數(shù)//isubkey表明用那個子密鑰加密okvoidDES::CrypteFunction<boolin[32],intisubkey,boolout[32]>{//e操作booltemp1[48]; EOperation<in,temp1>;booltemp2[48]; Mode2Add<temp1,<bool*>subkey[isubkey],temp2,48>;//ok//盒子壓縮booltemp3[48]; DealSBox<temp2,temp3>;//置換運算p POperation<temp3,out>;};////des加密流程voidDES::Crypte<>{//直接用bmsg明文//直接用cryptedmsg存放密文booltemp1[32],temp2[32];//初始置換ip InitSwap<bmsg>;//16輪迭代for<inti=0;i<16;i++> {if<i%2==0> {//L1=R0 CopyArray<rmsgi,lmsgi1,32>;//f<R0,k0> CrypteFunction<rmsgi,i,temp1>;//L0+f<R0,k0> Mode2Add<lmsgi,temp1,temp2,32>;//R1=L0+f<R0,k0> CopyArray<temp2,rmsgi1,32>; }else {//L2=R1 CopyArray<rmsgi1,lmsgi,32>;//f<R1,k1> CrypteFunction<rmsgi1,i,temp1>;//L1+f<R1,k1> Mode2Add<lmsgi1,temp1,temp2,32>;//R2=L1+f<R1,k1> CopyArray<temp2,rmsgi,32>; } }//逆初始置換ip InitReSwap<bcryptedmsg>;//轉(zhuǎn)成字符 Bit2Char<bcryptedmsg,cryptedmsg>;};////數(shù)組賦值voidDES::CopyArray<boolcontent[],boolempty[],intsize>{for<inti=0;i<size;i++> {empty[i]=content[i]; }};////解密v

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