网络安全 课程设计文档格式.doc
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该算法通信双方通信前共同拟定一个密钥，不对第三方公开，并且消息发送前都通过该密钥加密，到达后也通过该密钥解密。
该算法利用一个56+8奇偶校验位（第8,16,24,32,40,48,56,64位）=64位的密钥对以64位为单位的块数据进行加解密操作。
具体实现过程是将DES的数据分组长度为64位，输入的是64位的明文，在64位密钥的控制下产生64位的密文；
反之输入64位的密文，输出64位的明文。
64位的密钥中含有8个位的奇偶校验位，所以实际有效密钥长度为56位。
明文数据经过初始置换IP、16圈迭代的乘积变换、逆初始置换IP-1以及16个子密钥产生器后得到密文数据。
在初始置换IP时，将64位明文的位置进行置换，得到一个乱序的64位明文组，而后分成左右两段，每段32位，用L0和R0表示。
DES的加密函数f对32位的段操作：
首先将这32位的段选择扩展运算成48位的段；
其次将这48位的段和子密钥产生器输出的48位的密钥进行组合并将组合结果作为8个不同S-盒的输入。
每个S-盒的输入是6位，输出是4位；
然后将S-盒的32位做置换作为加密函数f的输出。
经过16圈迭代，最终产生64位密文
DES设计思路以及解决问题的方法共七步
1）DES算法第一步：
输入64个二进制位明码文数据区组：
T=t1t2…t64
按初始换位表IP进行换位，得到区组
B（0）：
B（0）=B（0）=b1（0）b2（0）…b64（0）=t58t50…t7
初始换位表IP：
585042342618102
605244362820124
625446383022146
645648403224168
57494133251791
595143352719113
615345372921135
635547393123157
2）DES算法第二步
设B（i）=b1（i）b2（i）…b64（i）是第i+1次迭代的64个二进制位输入区组，将B（i）分为左右两个大小相等的部分，每部分为一个32位二进制的数据块
L（i）=l1（i）l2（i）…l32（i）=b1（i）b2（i）…b32（i）
R（i）=r1（i）r2（i）…r32（i）=b33（i）b34（i）…b64（i）
把R（i）视为由8个4位二进制的块组成
r1（i）r2（i）r3（i）r4（i）
r5（i）r6（i）r7（i）r8
...
r29（i）r30（i）r31（i）r32（i）
通过循环抄录相邻块的相邻块，把它们再扩充为8个6位二进制的块
r32（i）r1（i）r2（i）r3（i）r4r5（i）
r4（i）r5（i）r6（i）r7（i）r8（i）r9（i）
…
r28（i）r29（i）r30（i）r31（i）r32r1（i）
用E（R（i））表示这个变换，称为扩充函数。
扩充函数E
3212345
456789
8910111213
121314151617
161718192021
202122232425
242526272829
28293031321
3）DES算法第三步:
首先按照一定规则对密钥进行压缩置换，得到48位子密钥（子密钥设计思想见后），再在第i+1次迭代中，用48位二进制的密钥
K（i+1）=k1（i+1）k2（i+1）…k48（i+1）
与E（R（i））按位相加（逻辑异或），得到48位密钥。
4）DES算法第四步:
将以上第j个（1≤j≤6位二进制的块（记为Z=zj1zj2zj3zj4zj5zj6）输入第个j个替代函数Sj（表4-3）。
各替代函数Sj的功能是把6位数变换成4位数，做法是以zj1zj6为行号，zj2zj3zj4zj5为列号，查找Sj，行列交叉处即是要输出4位数。
既S盒置换，将产生的48位密钥进行“S盒”输入其中的8个Si盒中，入6位出4位，即将48位压缩为32位。
S盒置换表：
S1：
0157414213110612119538
4114813621115129731050
1512824917511314100613
1518146113497213120510
S2：
3134715281512011069115
0147111041315812693215
1381013154211671205149
S3….S7（转换表略，见源程序）
S8：
1328461511110931450127
1151381037412561101492
7114191214206101315358
2114741081315129035611
5）DES算法第五步:
八个替代函Sj（1≤j≤8）的输出拼接32位二进制数据区组y1（i）y2（i）…y32（i）把它作为换位函数P（表4-4）的输入，得到输出
X（i）=x1（i）x2（i）…x32（i）=y16（i）y17（i）…y25（i）
换位函数P
1672021
29122817
1152326
5183110
282414
322739
1913306
2211425
若把第二至第五步的变换记为，（X（i）=f（R（i）,K（i）+1））。
6）DES算法第六步
把L（i）与X（i）按位相加，形成R（i+1），且令R（i）为L（i+1），即得到经第i+1次迭代加密后的
输出L（i+1）R（i+1），其中
L（i+1）=R（i+1）
R（i+1）=L（i）⊕f（R（i）,K（i+1）（2.1式）
可以看出，DES密码体制的每一次迭代都用替代法和换位法和换位法对上一次迭代
的输出进行加密变换。
用硬件实现DES算法时，实际上用替代盒实现替代函数Sj（1≤j≤8），用换位盒实现换位函数P。
为了使最后输出的密码文与原始输入的明码文没有明显的函数关系，DES算法采用16次迭代。
在前15次迭代中，式（2.1式）中的L（i）表示左32位，R（i）表示右32位。
对最后一次迭代，L（16）表示右32位，R（16）表示左32位，即在最后一次迭代时不再左右交换，以保证加密和解密的对称性。
7）DES算法第七步
对R（16）L（16）作逆初始换位IP-1，得到密码文。
2
计算机网络课程设计报告
IP-1
408481656246432
397471555236331
386461454226230
375451352216129
364441252206028
353431151195927
342421050185826
33141949175725
最终得出：
R（i）=L（i+1）
L（i）=R（i+1）⊕f（L（i）,K（i+1））
（二）子密钥Ki（48bit）的生成算法
对K使用PC-1（8×
7）
57
4941
33
25
17
9
1
58
50
42
34
26
18
10
259
51
43
35
27
19
11
3
60
52
44
36
63
55
47
39
31
23
15
7
62
54
46
38
30
22
146
61
53
45
37
29
21
13
5
28
20
12
4
从而，由K（64位）=0001001100110100010101110111100110011011101111001101111111110001
得到K+（56位）=11110000110011001010101011110101010101100110011110001111
进而，
C0（28位）=1111000
0110011
0010101
0101111
D0（28位）=0101010
1011001
1001111
0001111
C1和D1分别为C0和D0左移1位。
…C3和D3分别为C2和D2左移2位…具体如下：
轮12345678910111213141516
位数1122222212222221
从而得到C1D1～C16D16：
C1=1110000110011001010101011111
D1=1010101011001100111100011110
C2=1100001100110010101010111111
D2=0101010110011001111000111101
……
Kn（48位）=PC-2（CnDn（56位））
PC-2（8×
6）
14171124
1
5
32815
62110
231912
426
8
16
7272013
415231374755
304051453348
最终得到所有16个子钥，每个48位：
K1
=000110110000001011101111111111000111000001110010
K2
=011110011010111011011001110110111100100111100101
K16=110010110011110110001011000011100001011111110101
（三）解密
DES的解密过程和DES的加密过程完全类似，只不过将16圈的子密钥序列K1，K2„„K16的顺序倒过来。
即第一圈用第16个子密钥K16，第二圈用K15，其余类推。
三.系统功能分析:
本系统主要实现的是DES对字符及字符串的加密，能在一定的范围内进行加密和解密。
从而实现DES算法中通过16次迭代过程和逆置换，以及在迭代过程中，使用56位密钥对64位的数据进行数据块加密等一系列操作
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