DES算法实验报告文档格式.docx
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DES的所有的保密性均依赖于密钥。
DES的加密过程可分为加密处理,加密变换和子密钥生成几个部分组成。
1.加密处理过程
（1）初始置换IP。
加密处理首先要对64位的明文按表1所示的初始换位表IP进行变换。
表中的数值表示输入位被置换后的新位置。
（2）加密处理。
上述换位处理的输出，中间要经过16轮加密变换。
初始置换的64位的输出作为下一次的输入，将64位分为左、右两个32位，分别记为L0和R0，从L0、R0到L16、R16，共进行16轮加密变换。
其中，经过i轮处理后的点左右32位分别为Li和Ri则可做如下定义:
Li=Ri-1
Ri=Li-1⊕F（Ri-1，K）其中，F为F变换
（3）最后换位。
进行16轮的加密变换之后，将L16和R16合成64位的数据，再按照表2所示的最后换位表进行IP-1的换位，得到64位的密文，这就是DES算法加密的结果。
2.加密变换过程
64位的密钥先由置换选择1减少至56六位，进行循环左移，然后通过置换选择2减少至48位。
而通过扩展运算将32位按表3扩展换位表扩展为48位的右半部分通过异或操作和48位的密钥结合，并分成6位的8个分组，通过8个S-盒将这48位替代成新的32位数据。
按此进行,输出32位,再按照表4换位表P进行变换,这样就完成了F（R,K）的变换。
3.子密钥生成过程
密钥通常表示为64位的自然数，首先通过压缩换位Key_Exchange去掉每个字节的第8位,用作奇偶校验。
因此，密钥去掉第8、16、24……64位减至56位，所以实际密钥长度为56位。
而每轮要生成48位的子密钥。
输入的64位密钥，首先通过压缩换位得到56位的密钥，每层分成两部分，一部分28位为C0，一部分为D0。
C0和D0依次进行循环左移操作生成了C1和D1，将C1和D1合成56位，再通过压缩换位Compression输出48位的子密钥K1，再将C1和D1进行循环左移和Compression压缩换位,得到子密钥K2……以此类推，得到16个子密钥。
密钥压缩换位表如表5表6所示。
在产生子密钥的过程中左移次数如表7所示。
4.解密处理过程
从密文到明文的解密过程可采用与加密完全相同的算法。
不过解密要用加密的逆变换,就是把上面的最后换位表和初始换位表完全倒过来变换。
三、实验内容
流程图：
主要代码：
①初始置换
unsignedcharInitial[]=
{
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逆初始置换
unsignedcharFinal[]=
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
③扩展变换E
unsignedcharExpansion[]=
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
④P_盒置换
unsignedcharP_Box[]=
16,7,20,21,29,12,28,17,1,15,23,26,
5,18,31,30,2,8,24,14,32,27,3,9,
19,13,30,6,22,11,4,25
⑤S盒置换
unsignedcharS_Box[8][4][16]=
/*S1*/
{{14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7},
{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}},
/*S2*/
{{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}},
/*S3*/
{{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}},
/*S4*/
{{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}},
/*S5*/
{{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}},
/*S6*/
{{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}},
/*S7*/
{{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}},
/*S8*/
{{13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7},
{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}}
⑥置换选择1
unsignedcharKey_Exchange[56]=
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,
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
⑦置换选择2
unsignedcharCompression[]=
14,17,11,24,1,5,3,28,15,6,21,10,
23,19,12,4,26,9,16,7,27,20,13,2,
41,52,31,37,47,55,30,40,51,45,33,48,
44,49,39,56,34,53,46,42,50,36,29,32
⑧循环左移位数
unsignedcharKey_Move[]=
1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1
⑨产生子密钥
intKey_Process（boolkey[64],boolSub_Key[16][48]）
intround;
booltemp[56];
Key_Transform1（key,temp）;
for（round=0;
round<
16;
round++）
{
Key_Rotate（temp,Key_Move[round]）;
Key_Transform2（temp,Sub_Key[round]）;
}
return0;
}
异或
intXOR（boolKR[48],boolKL[48],intcount）
inti;
for（i=0;
i<
count;
i++）
KR[i]^=KL[i];
加密算法
intDES_Encrypt（boolMessage[8],boolSub_Key[16][48],
boolFinal_Result[8]）
boolExpanded_Right[48];
boolResult[64];
intround;
Char8ToBit64（Message,Result）;
Initial_Exchange（Result）;
round++）
memcpy（Expanded_Right,Result+32,32）;
M_Expand（Expanded_Right）;
XOR（Expanded_Right,Sub_Key[round],48）;
S_function（Expanded_Right）;
P_function（Expanded_Right）;
XOR（Result,Expanded_Right,32）;
if（round!
=15）
Swap（Result,Result+32）;
Final_Exchange（Result）;
Bit64ToChar8（Result,Final_Result）;
解密算法
intDES_Decrypt（boolFinal_Result[8],boolSub_Key[16][48],
boolMessage[8]）
{
Char8ToBit64（Final_Result,Result）;
for（round=15;
round>
=0;
round--）
=0）
Bit64ToChar8（Result,Message）;
加密文件
intDES_EncryptFile（char*Final_Result）
FILE*input,*output;
intcount;
unsignedname[30];
unsignedcharkey[64];
boolInputBlock[8],OutputBlock[8],keyBlock[8];
boolbKey[64];
boolSub_Key[16][48];
printf（"
输入文件名\n"
）;
scanf（"
%s"
name）;
输入密钥\n"
key）;
getchar（）;
if（（input=fopen（name,"
rb"
））==NULL）
if（（output=fopen（Final_Result,"
wb"
memcpy（keyBlock,key,8）;
Char8ToBit64（keyBlock,bKey）;
Key_Process（bKey,Sub_Key）;
while（!
feof（input））
if（（count=fread（InputBlock,sizeof（char）,8,input））==8）
DES_Encrypt（InputBlock,Sub_Key,OutputBlock）;
fwrite（OutputBlock,sizeof（char）,8,output）;
if（count）
memset（InputBlock+count,'
\0'
7-count）;
InputBlock[7]=8-count;
fclose（input）;
fclose（output）;
return1;
解密文件
intDES_DecryptFile（char*Message）
FILE*input,*output;
intcount,times=0;
longfileLen;
boolinputBlock[8],outputBlock[8],keyBlock[8];
if（（output=fopen（name,"
if（（input=fopen（Message,"
fseek（output,0,SEEK_END）;
fileLen=ftell（output）;
rewind（output）;
while
（1）
fread（outputBlock,sizeof（char）,8,output）;
DES_Decrypt（outputBlock,Sub_Key,inputBlock）;
times+=8;
if（times<
fileLen）
fwrite（inputBlock,sizeof（char）,8,input）;
else
break;
if（inputBlock[7]<
8）
for（count=8-inputBlock[7];
count<
7;
count++）
if（inputBlock[count]!
='
）
if（count==7）
fwrite（inputBlock,sizeof（char）,8-inputBlock[7],input）;
}
四、实验总结分析
1、心得体会
对DES加密算法有了进一步的认识与了解，对DES算法的结构和优缺点也有了了解，相信在以后的学习与实践中，能够更好地运用这些算法。
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