64位DES加密系统设计与实现毕业论文Word文档格式.docx

1、2、S-盒置换-3、P-盒置换-4、乘积变换函数f-4、 换位操作末置换-5、 DES 加密流程图-（二）、DES加密算法解密过程-1、 DES 加密算法的解密思路-2、 DES解密流程图-四、DES 加密算法的讨论-（一）、DES加密算法的工作方式- （二）、DES加密算法的安全性-（三）、DES 加密的实现版本优化-五、DES 加密算法C环境下的实现-六、结束语-一、引 言二十一世纪随着网络的普及和发展，在给人们提供大量方便的同时，信息注定成为一种重要的战略资源。也必然对安全提出更高的要求.信息的安全保障能力成为一个国家综合国力的重要组成部分。 采用数据保密技术能保证网上传输信息的安全，以

2、免数据在传输过程中被盗用、暴露或篡改. 数据传输保密的数学模型主要包括数据的加密与解密，使用加密算法能做到数据加密，在各种信息安全技术措施中，硬件结构的安全和操作系统的安全是基础，密码技术是网络安全与保密的核心和关键。DES 算法是目前使用最多的加密算法,也是最有代表性的分组加密算法,目前广泛的应用于保密通信之中。其问世20多年来,成为密码界研究的重点,经受住了许多科学家的研究和破译,是一种世界公认的较好的加密算法,在POS、ATM、磁卡及智能卡（ IC 卡） 、加油站、高速公路收费站等民用密码领域有着广泛的应用。范围包括:计算机网络通信中的数据保护、电子资金传送系统中的信息加密、保护用户文件

3、、用户识别等,为全球贸易、金融等非官方部门提供了可靠的通信安全保障。早在1977 年,人们估计建成一台每秒钟检测一百万个密钥的专用机用于DES 的解密要耗资两千万美元,而且需要12 小时的破解才能得到结果,所以当时DES 被认为是一种十分强壮的加密方法。当今的计算机速度越来越快,1997 年,人们估计制造一台用于DES 解密的专用机的费用降到十万美元左右,破解时间为6 小时。所以，当今社会单纯使用传统的64位密钥的DES算法进行加密已经不再安全。本文通过DES加密技术的基本原理及具体实现步骤,并分析了该算法的安全性,并着重对DES 算法的加密过程及优缺点进行了探讨。通过对分组密码DES 算法I

4、P 变换、IP 逆变换、S- 盒换位表的分析,对DES的安全质疑给出了回答。二、DES加密算法（一）、DES加密算法基本概念数据加密标准（Data Encryption Standard，简称DES）是美国国家标准局于1977 年颁布的由IBM公司研制的一种非机密数据的正式数据加密标准。在正式接触DES之前，首先让我们了解一下加密技术中的一些专业术语：加密（Encipher） :通过密码系统把明文变换为不可懂的形式的密文。加密算法（ Encryption Algorithm） : 实施一系列变换,使信息变成密文的一组数学规则。解密（Decrypt） :使用适当的密钥,将已加密的文本转换成明文。

5、密文（Ciphertext） :经加密处理而产生的数据,其语义内容是不可用的。明文（Cleartext） :可理解的数据,其语义内容是可用的。DES算法是对称的，即是一种对称密码体制，它所使用的加密密钥和解密密钥是相同的,既可用于加密又可用于解密。DES 是一种采用传统的替换和移位的方法加密的分组密码, 即它将明文分成固定长度（64 比特）的组（块） ,用同一密钥（64 比特实际长度为56 比特因有8 比特用于奇偶校验）和乘法对每一块加密,输出也是固定长度（64 比特）的密文。（二）、DES加密算法基本思想由于这种典型的按分组方式工作的密码，其基本思想是将二进制序列的明文分成每64比特一组用6

6、4比特的密钥对其进行16轮代换和换位加密，最后形成密文。（三）、DES 算法的内在特性（1）密钥有效长度是56 位（第8，16，?，64 位为校验位），分组明文长度为64 位，而且明文、密文与密钥存在互补关系.（2）仅用16 次循环迭代，使得相同明文会产生相同密文.（3）存在着很好的并行结构：产生内部密钥的左移次数存在着准对称性（即内部密钥生成过程存在并行性）. DES 属于传统的Feistel 网络结构，在DES 的基本单元中能够实施并行操作.（4）DES 有16 轮加密，如果将第i 轮的P置换移至下一轮后会与下一轮的E 扩展操作进行合并，简化算法的基本操作.（5）可以通过S 盒与P 置换合

7、并的方法节省P 置换的基本操作时间.（四）、DES 加密算法的优点:DES加密算法的优点大致上有以下几点：（1） DES 提供高质量的数据保护,防止数据XX的泄露和未被察觉的修改; （2） 具有相当高的复杂性,使得破译的开销超过可能获得的利益,同时便于理解掌握;（3） DES密码体制的安全性不依赖于算法的保密,其加密的安全性仅以加密密钥的保密为基础。（五）、DES加密算法加密目的DES加密算法要达到的目的（通常称为DES 密码算法要求）主要为以下五点：1.提供高质量的数据保护，防止数据XX的泄露和未被察觉的修改；2.具有相当高的复杂性，使得破译的开销超过可能获得的利益，同时又要便于理解和掌握；

8、3.DES 密码体制的安全性应该不依赖于算法的保密，其安全性仅以加密密钥的保密为基础；4.实现经济，运行有效，并且适用于多种完全不同的应用。5.DES的巧妙之处在于，除了密钥输入顺序之外其加密和解密的步骤完全相同。三、DES加密算法流程分析（一）、DES加密算法加密过程数据加密标准过程主要包括三部分：一个是密钥产生部分；一个是换位操作，即初始置换部分和末置换部分；另一个是乘积交换部分。1、子密钥的产生DES的乘积变换部分含16轮非线性变换，而每一轮非线性变换需要一个48比特的子密钥。这16个子密钥都是有一个64比特的外部密钥（即DES的主密钥）经过移位和置换生成。64比特主密钥是在实施加密之前

9、由外部直接输入给DES的16个子密钥是由一个64比特的外部密钥经过移位和转换产生的。64比特主外部密钥K被输入后首先经过奇偶校验，同时剔除K8、K16、K24、K32、K40、K48、K56、K64等奇偶校验位，得到56比特的密钥K。再将K加到密码置换，密码置换是将K各个位上的数码，按照特定的进行换位，置换后的56 比特分别存放到两个28比特的寄存器C0和D0中。57494133251791585042342618102595143352719113605244366355473931231576254463830221466153453729211352820124DES密钥置换表密钥置换有

10、规律可循:将164间的数字依次从上到下从右向左填入表格（1），将表格（1）消去最后一行，再将其它部分分割成表格（2）和表格（3）。将表格（3）翻转180即可。645648403224168表格（1） 表格（2）表格（3）读取的顺序是从最上面一行开始，由左至右逐行读取。前四行共28比特。分别置于寄存器C0第1位.第28位 ，后四行共28比特分别置于寄存器D0第1 位.第28位。其它16对寄存器，即（C1，D1）、（C2，D2）、（C3，D3）、（C4，D4）、（C5，D5）、（C6，D6）、（C7，D7）、（C8，D8）、（C9，D9）、（C10，D10）、（C11，D11）、（C12，D12）、（C13，D13）、（C14，D14）、（C15，D15）、（C16，D16）都有28比特。（Ci+1，Di+1）的内容均是根据如图每轮密钥的移位表，将寄存器对）（Ci，Di）内容循环左移1至2位到，循环左移即从寄存器左边移出的比特，又补到寄存器的最右边一位上。每轮子密钥的移位比特数寄存器序号左移位数