实验单元九 DES和RSA加密算法的程序实现 哈理工版本.docx

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实验单元九DES和RSA加密算法的程序实现哈理工版本

成绩：

实验报告

课程名称：

网络安全

实验项目：

DES和RSA加密算法的程序实现

姓名：

专业：

班级：

学号：

计算机科学与技术学院

实验教学中心

2012年5月28日

实验项目名称：

DES和RSA加密算法的程序实现（2学时）

一、实验目的

在数据加密、解密的算法中，DES算法是单行的单密钥体制，RSA是典型的双密钥体制，目前均在大量使用。

通过实验让同学充分理解和掌握DES和RSA算法，以及学习通过网络进行数据加密传输的概念。

二、实验内容

案例9-1DES加密算法研究

通过在VC++6.0中新建基于控制台的Win32应用程序，了解DES算法的源代码。

案例9-2RSA加密算法实例

本案例利用RSA算法对文件的加密和解密。

用VC++6.0中新建基于控制台的Win32应用程序，了解RSA算法的源代码。

三、实验步骤

案例9-1DES加密算法研究

1.通过在VC++6.0中新建基于控制台的Win32应用程序，了解DES算法的源代码。

2.设置一个密钥匙为数组charkey[8]={1,9,8,0,9,1,7,2}，要加密的字符串数组是str[]="Hello"，利用Des_SetKey（key）设置加密的密钥，调用Des_Run（str,str,ENCRYPT）对输入的明文进行加密，其中第一个参数str是输出的密文，第二个参数str是输入的明文，枚举值ENCRYPT设置进行加密运算。

案例9-2RSA加密算法实例

1.算法根据设置自动产生大素数p和q，并根据p和q的值产生模（n）、公钥（e）和密钥（d）。

利用VC++6.0实现核心算法。

2.编译执行程序。

该对话框提供的功能是对未加密的文件进行加密，并可以对已经加密的文件进行解密。

3.点击按钮“产生RSA密钥对”，在出现的对话框中首先产生素数p和素数q，如果产生100位长度的p和q，大约分别需要10秒左右，产生的素数。

4.利用素数p和q产生密钥对，产生的结果。

5.必须将生成的模n、公密e和私密d导出，并保存成文件，加密和解密的过程中要用到这三个文件。

其中模n和私密d用来加密，模n和公密e用来解密。

将三个文件分别保存。

6.在主界面选择一个文件，并导入“模n.txt”文件到RSA模n文本框，导入“私密.txt”文件或者“公密.txt”，加密如果用“私密.txt”，那么解密的过程就用“公密.txt”。

反之依然，加密过程。

7.加密完成以后，自动产生一个加密文件。

8.解密过程要在输入文件对话框中输入已经加密的文件，按钮“加密”自动变成“解密”。

选择“模n.txt”和密钥，解密过程。

9.解密成功以后，查看原文件和解密后的文件。

四、实验结果

案例9-1DES加密算法研究

案例9-2RSA加密算法实例

五、程序代码

#include"memory.h"

#include"stdio.h"

enum{ENCRYPT,DECRYPT};//ENCRYPT:

加密,DECRYPT:

解密

voidDes_Run（charOut[8],charIn[8],boolType=ENCRYPT）;

//设置密钥

voidDes_SetKey（constcharKey[8]）;

staticvoidF_func（boolIn[32],constboolKi[48]）;//f函数

staticvoidS_func（boolOut[32],constboolIn[48]）;//S盒代替

//变换

staticvoidTransform（bool*Out,bool*In,constchar*Table,intlen）;

staticvoidXor（bool*InA,constbool*InB,intlen）;//异或

staticvoidRotateL（bool*In,intlen,intloop）;//循环左移

//字节组转换成位组

staticvoidByteToBit（bool*Out,constchar*In,intbits）;

//位组转换成字节组

staticvoidBitToByte（char*Out,constbool*In,intbits）;

//置换IP表

conststaticcharIP_Table[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

};

//逆置换IP-1表

conststaticcharIPR_Table[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

};

//E位选择表

staticconstcharE_Table[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

};

//P换位表

conststaticcharP_Table[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

};

//PC1选位表

conststaticcharPC1_Table[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

};

//PC2选位表

conststaticcharPC2_Table[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

};

//左移位数表

conststaticcharLOOP_Table[16]={

1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1

};

//S盒

conststaticcharS_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

};

staticboolSubKey[16][48];//16圈子密钥

voidDes_Run（charOut[8],charIn[8],boolType）

{

staticboolM[64],Tmp[32],*Li=&M[0],*Ri=&M[32];

ByteToBit（M,In,64）;

Transform（M,M,IP_Table,64）;

if（Type==ENCRYPT）{

for（inti=0;i<16;i++）{

memcpy（Tmp,Ri,32）;

F_func（Ri,SubKey[i]）;

Xor（Ri,Li,32）;

memcpy（Li,Tmp,32）;

}

}else{

for（inti=15;i>=0;i--）{

memcpy（Tmp,Li,32）;

F_func（Li,SubKey[i]）;

Xor（Li,Ri,32）;

memcpy（Ri,Tmp,32）;

}

}

Transform（M,M,IPR_Table,64）;

BitToByte（Out,M,64）;

}

voidDes_SetKey（constcharKey[8]）

{

staticboolK[64],*KL=&K[0],*KR=&K[28];

ByteToBit（K,Key,64）;

Transform（K,K,PC1_Table,56）;

for（inti=0;i<16;i++）{

RotateL（KL,28,LOOP_Table[i]）;

RotateL（KR,28,LOOP_Table[i]）;

Transform（SubKey[i],K,PC2_Table,48）;

}

}

voidF_func（boolIn[32],constboolKi[48]）

{

staticboolMR[48];

Transform（MR,In,E_Table,48）;

Xor（MR,Ki,48）;

S_func（In,MR）;

Transform（In,In,P_Table,32）;

}

voidS_func（boolOut[32],constboolIn[48]）

{

for（chari=0,j,k;i<8;i++,In+=6,Out+=4）{

j=（In[0]<<1）+In[5];

k=（In[1]<<3）+（In[2]<<2）+（In[3]<<1）+In[4];

ByteToBit（Out,&S_Box[i][j][k],4）;

}

}

voidTransform（bool*Out,bool*In,constchar*Table,intlen）

{

staticboolTmp[256];

for（inti=0;i

Tmp[i]=In[Table[i]-1];

memcpy（Out,Tmp,len）;

}

voidXor（bool*InA,constbool*InB,intlen）

{

for（inti=0;i

InA[i]^=InB[i];

}

voidRotateL（bool*In,intlen,intloop）

{

staticboolTmp[256];

memcpy（Tmp,In,loop）;

memcpy（In,In+loop,len-loop）;

memcpy（In+len-loop,Tmp,loop）;

}

voidByteToBit（bool*Out,constchar*In,intbits）

{

for（inti=0;i

Out[i]=（In[i/8]>>（i%8））&1;

}

voidBitToByte（char*Out,constbool*In,intbits）

{

memset（Out,0,（bits+7）/8）;

for（inti=0;i

Out[i/8]|=In[i]<<（i%8）;

}

voidmain（）

{

charkey[8]={1,9,8,0,9,1,7,2},str[]="Hello";

puts（"Beforeencrypting"）;

puts（str）;

Des_SetKey（key）;

Des_Run（str,str,ENCRYPT）;

puts（"Afterencrypting"）;

puts（str）;

puts（"Afterdecrypting"）;

Des_Run（str,str,DECRYPT）;

puts（str）;

}