DES加密算法JAVA实现Word下载.docx

1、在近代密码学上值得一提的大事有两件：一是1977 年美国国家标准局正式公布实行了美国的数据加密标准DES），公开它的加密算法，并批准用于非机密单位及商业上的保密通信。密码学的神秘面纱从此被揭开。二是Diffie和Hellman联合写的一篇文章“密码学的新方向”，提出了适应网络上保密通信的公钥密码思想，拉开了公钥密码研究的序幕。DESData Encryption Standard）是IBM公司于上世纪1977年提出的一种数据加密算法。在过去近三十年的使用中，还无法将这种加密算法完全、彻底地破解掉。而且这种算法的加解密过程非常快，至今仍被广泛使用，被公认为安全的。虽然近年来因为硬件技术的飞速发展

2、，破解DES已经不是一件难事，但学者们似乎不甘心让这样一个优秀的加密算法从此废弃不用，于是在DES的基础上有开发了双重DESDoubleDES,DDES）和三重DEST riple DES,TDES）。在国内，随着三金项目尤其是金卡项目的启动，DES 算法在POS、ATM、磁卡及智能卡。其中Li和Ri分别表示第i轮的左半部和右半部。f（是运算函数，Ki是长为48位的子密钥。子密钥K1,K2,，K16是根据56比特的密钥K计算而来的。对比特串R16L16使用逆置换IP-1得到密文。在DES被提出时，曾出现过很多批评，其中之一就是针对S盒。DES里的所有计算，除了S盒，全是线性的也就是说，计算两个

3、输出的异或与先将两个对应输入异或再计算其输出是相同的。作为非线性部分，S盒对密码体制的安全性至关重要。在DES刚提出时就有人怀疑S盒里隐藏了“陷门宣布一台造价不到25万美元、为特殊目的设计的“DES破译机”破译了DES时，DES终于被清楚地证明是不安全的。三、DES算法加解密原理 DES算法由加密、子密钥和解密的生成三部分组成。现将DES算法介绍如下。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

4、加密的64比特明文串m，经过IP置换经过变换f（R0,K1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:它的功能是将32比特的输入再转化为32比特的输出。其过程如图所示：f变换说明：输入Ri-1（32比特经过变换E，合并后又成为32比特。该32比特经过P变换压缩置换P）后，其下标列表如下：经过P变换后输出的比特串才是32比特的fRi-1,Ki）.S盒的变换过程:任取一S盒。见图：在其输入b1,b2,b3,b4,b5,b6中，计算出x=b1*2+b6,y=b5+

5、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表如图所示）P: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 以上是DES算法加密原理 加密过程实现（JAVA主要源代码）输入64位明文串，经过IP置换：for（i=0。i Mi=timeDataIPi-1。迭代（因为各次迭代的方法相同只是输入输出不同，因此以任意一次为例：首先进行S盒的运算。输入32位比特串,经过E变换，由32位变为48位：i REi=R0E

6、i-1。与keyarraytimesi按位作不进位加法运：REi=REi+keyarraytimesi。if（REi=2 REi=0。48位分成8组：i for（j=0。j Sij=RE（i*6+j。经过S盒，得到8个数：sBoxDatai=S_Boxi（Si0 +Si5（Si1 +（Si2 +（Si3 +Si4。将8个数变换输出二进制：for（j =0。j sValue（i *4 +3-j =sBoxDatai%2。sBoxDatai =sBoxDatai /2。经过P变换：RPi=sValuePi-1。至此，S盒运算完成 左右交换：L1i=R0i。R1i=L0i+RPi。Ri为Li-1与f

7、（R,K进行不进位二进制加法运算结果：if（R1i=2 R1i=0。各次迭代类似，可以依此类推。2、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比特的密钥K，经过PC-1置换A）后，生成56比特的串。其下标如表所示：PC-1 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

8、 4 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的数值是不同的。具体见下表：迭代顺序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 左移位数 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1 子密钥的生成JAVA源代码）：输入64位K，经过PC-1变为56位：i K0i=keyPC_1i-1。56位的K0，均分为28位的C0，D0。C0，D0生成K1和C1，D1 for（i=0。i /循环左移一位c1i=c0i+1。d1i=d0i+1。c127=c0

9、0。d127=d00。else if（offset=2 for（i=0。i /循环左移两位c1i=c0i+2。d1i=d0i+2。c126=c00。d126=d00。c127=c01。d127=d01。i ki=c1i。/生成子密钥ki ki+28=d1i。注意：生成的子密钥不同，所需循环左移的位数也不同。在编程中，生成不同的子密钥应以上述offset表为准。3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,R=L15f（R15,K16f（R15

10、,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相同。四、加解密算法的实现 1 软件版本：jdk1.6.0,JCreator Pro v3.5.013 汉化版2 平台:Windows XP 3 源代码：public class DesUtil byte bytekey。public DesUtil（String strKey this.bytekey=strKey.getBytes（。/声明常量字节数组 private static final int IP=58,50,42,34,26,18,10,2,60,52,44

11、,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。/64 private static final int IP_1=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

12、,35,3,43,11,51,19,59,27,34,2,42,10,50,18,58,26,33,1,41,9,49,17,57,25。/64 private static final int PC_1=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。/56 private static final int PC_2=14,

13、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。/48 private static final int E=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。/48 pr

14、ivate static final int P=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。/32 private static final int S_Box=/S-盒/S_Box1 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 ,/S_Box2 15,1,8,14,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10,3,13,4