DES算法及其在VC上的实现.docx

1、DES算法及其在VC上的实现DES算法及其在VC+6.0下的实现摘要：本文介绍了一种国际上通用的加密算法DES算法的原理，并给出了在VC+6.0语言环境下实现的源代码。最后给出一个例如，以供参考。关键字：DES算法、明文、密文、密钥、VC；本文程序运行效果图如下：正文：当今社会是信息化的社会。为了适应社会对计算机数据平安XX越来越高的要求，美国国家标准局(NBS)于1997年公布了一个由IBM公司研制的一种加密算法，并且确定为非机要部门使用的数据加密标准，简称DES(Data Encrypton Standard)。自公布之日起，DES算法作为国际上商用XX通信和计算机通信的最常用算法，一直活

2、泼在国际XX通信的舞台上，扮演了十分突出的角色。现将DES算法简单介绍一下，并给出实现DES算法的VC源代码。DES算法由加密、解密和子密钥的生成三局部组成。一加密DES算法处理的数据对象是一组64比特的明文串。设该明文串为m=m1m2m64(mi=0或1)。明文串经过64比特的密钥K来加密，最后生成长度为64比特的密文E。其加密过程图示如下：DES算法加密过程对DES算法加密过程图示的说明如下：待加密的64比特明文串m，经过IP置换后，得到的比特串的下标列表如下：IP585042342618102605244362820124625446383022146645648403224168574

3、94133251791595143352719113615345372921135635547393123157该比特串被分为32位的L0和32位的R0两局部。R0子密钥K1(子密钥的生成将在后面讲)经过变换f(R0,K1)f变换将在下面讲输出32位的比特串f1,f1与L0做不进位的二进制加法运算。运算规那么为：f1与L0做不进位的二进制加法运算后的结果赋给R1，R0那么原封不动的赋给L1。L1与R0又做与以上完全一样的运算，生成L2，R2一共经过16次运算。最后生成R16和L16。其中R16为L15与f(R15,K16)做不进位二进制加法运算的结果，L16是R15的直接赋值。R16与L16合

4、并成64位的比特串。值得注意的是R16一定要排在L16前面。R16与L16合并后成的比特串，经过置换IP-1后所得比特串的下标列表如下：IP-140848165624643239747155523633138646145422623037545135321612936444125220602835343115119592734242105018582633141949175725经过置换IP-1后生成的比特串就是密文e.。下面再讲一下变换f(Ri-1,Ki)。它的功能是将32比特的输入再转化为32比特的输出。其过程如下列图：对f变换说明如下：输入Ri-1(32比特)经过变换E后，膨胀为48比特

5、。膨胀后的比特串的下标列表如下：E:32123454567898910111213121314151617161718192021202122232425242526272829282930313231膨胀后的比特串分为8组，每组6比特。各组经过各自的S盒后，又变为4比特(具体过程见后)，合并后又成为32比特。该32比特经过P变换后，其下标列表如下：P:1672021291228171152326518311028241432273919133062211425经过P变换后输出的比特串才是32比特的f (Ri-1,Ki)。下面再讲一下S盒的变换过程。任取一S盒。见图：在其输入b1,b2,b3,

6、b4,b5,b6中，计算出x=b1*2+b6, y=b5+b4*2+b3*4+b2*8，再从Si表中查出x 行，y列的值Sxy。将Sxy化为二进制，即得Si盒的输出。S表如下列图至此，DES算法加密原理讲完了。在VC+6.0下的程序源代码为：for(i=1;i=64;i+)m1i=mipi-1;/64位明文串输入，经过IP置换。下面进展迭代。由于各次迭代的方法一样只是输入输出不同，因此只给出其中一次。以第八次为例：/进展第八次迭代。首先进展S盒的运算，输入32位比特串。 for(i=1;i=48;i+)/经过E变换扩大，由32位变为48位 RE1i=R7Ei-1; for(i=1;i=48;i

7、+)/与K8按位作不进位加法运算 RE1i=RE1i+K8i; for(i=1;i=48;i+) if(RE1i=2) RE1i=0; for(i=1;i7;i+)/48位分成8组 s11i=RE1i; s21i=RE1i+6; s31i=RE1i+12; s41i=RE1i+18; s51i=RE1i+24; s61i=RE1i+30; s71i=RE1i+36; s81i=RE1i+42;/下面经过S盒，得到8个数。S1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8分别为S表 s1=s1s116+s111*2s115+s114*2+s113*4+s112*8; s2=s2s216+s211*2

8、s215+s214*2+s213*4+s212*8; s3=s3s316+s311*2s315+s314*2+s313*4+s312*8; s4=s4s416+s411*2s415+s414*2+s413*4+s412*8; s5=s5s516+s511*2s515+s514*2+s513*4+s512*8; s6=s6s616+s611*2s615+s614*2+s613*4+s612*8; s7=s7s716+s711*2s715+s714*2+s713*4+s712*8; s8=s8s816+s811*2s815+s814*2+s813*4+s812*8; for(i=0;i8;i+)/

9、8个数变换输出二进制 for(j=1;j5;j+) tempj=si+1%2; si+1=si+1/2; for(j=1;j5;j+) f4*i+j=temp5-j; for(i=1;i33;i+)/经过P变换frki=fPi-1;/S盒运算完成 for(i=1;i33;i+)/左右交换 L8i=R7i; for(i=1;i33;i+)/R8为L7与f(R,K)进展不进位二进制加法运算结果 R8i=L7i+frki; if(R8i=2) R8i=0; 其它各次迭代类似，可以依此类推。二子密钥的生成64比特的密钥生成16个48比特的子密钥。其生成过程见图：子密钥生成过程具体解释如下：64比特的密

10、钥K，经过PC-1后，生成56比特的串。其下标如表所示：PC-157494133251791585042342618102595143352719113605244366355473931231576254463830221466153453729211352820124该比特串分为长度相等的比特串C0和D0。然后C0和D0分别循环左移1位，得到C1和D1。C1和D1合并起来生成C1D1。C1D1经过PC-2变换后即生成48比特的K1。K1的下标列表为：PC-21417112415328156211023191242681672720132415231374755304051453348444

11、939563453464250362932C1、D1分别循环左移LS2位，再合并，经过PC-2，生成子密钥K2依次类推直至生成子密钥K16。注意：Lsi(I =1,2,.16)的数值是不同的。具体见下表：迭代顺序12345678910111213141516左移位数1122222212222221生成子密钥的VC程序源代码如下：for(i=1;i57;i+)/输入64位K，经过PC-1变为56位 k0i=kPC_1i-1;56位的K0，均分为28位的C0，D0。C0，D0生成K1和C1，D1。以下几次迭代方法一样，仅以生成K8为例。for(i=1;i27;i+)/循环左移两位 C8i=C7i+

12、2; D8i=D7i+2; C827=C71; D827=D71; C828=C72; D828=D72; for(i=1;i=28;i+) Ci=C8i; Ci+28=D8i; for(i=1;i=48;i+)K8i=CPC_2i-1;/生成子密钥k8注意：生成的子密钥不同，所需循环左移的位数也不同。源程序中以生成子密钥 K8为例，所以循环左移了两位。但在编程中，生成不同的子密钥应以Lsi表为准。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，K2K16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。第一圈：加密后的结果L=R15,

13、R=L15f(R15,K16)f(R15,K16)=L15同理R15=L14f(R14,K15), L15=R14。同理类推：得L=R0, R=L0。其程序源代码与加密一样。在此就不重写。四例如例如：明文m=learning, 密钥k=computer。明文m的ASCII二进制表示：m= 01101100 01100101 01100001 0111001001101110 01101001 01101110 01100111密钥k的ASCII二进制表示：k=01100011 01101111 01101101 0111000001110101 01110100 01100101 011100

14、10明文m经过IP置换后，得：11111111 00001000 11010011 10100110 00000000 11111111 01110001 11011000等分为左右两段：L0=11111111 00001000 11010011 10100110 R0=00000000 11111111 01110001 11011000经过16次迭代后，所得结果为：其中，f函数的结果为：16个子密钥为：S盒中，16次运算时，每次的8个结果为：第一次：5，11，4，1，0，3，13，9；第二次：7，13，15，8，12，12，13，1；第三次：8，0，0，4，8，1，9，12；第四次：0，7

15、，4，1，7，6，12，4；第五次：8，1，0，11，5，0，14，14；第六次：14，12，13，2，7，15，14，10；第七次：12，15，15，1，9，14，0，4；第八次：15，8，8，3，2，3，14，5；第九次：8，14，5，2，1，15，5，12；第十次：2，8，13，1，9，2，10，2；第十一次：10，15，8，2，1，12，12，3；第十二次：5，4，4，0，14，10，7，4；第十三次：2，13，10，9，2，4，3，13；第十四次：13，7，14，9，15，0，1，3；第十五次：3，1，15，5，11，9，11，4；第十六次：12，3，4，6，9，3，3，0；子密钥生成过程中，生成的数值为：解密过程与加密过程相反，所得的数据的顺序恰好相反。在此就不赘述。参考书目：?计算机系统平安?XX 卢开澄等编著?计算XX码应用根底? 科学 朱文余等编著?Visual C+ 6.0 编程实例与技巧? 机械工业王华等编著能不能重新把子密钥写一下,原来的写错了吧,应该是48.我在拿您的例子调试程序,拜托了!:字密钥应该是48位