信息安全实验报告DES加密算法

..中北大学大学软件学院《网络攻击与防御》实验报告课程名称：信息安全技术实验名称：DES加密算法指导教师：班级：学生姓名：学号：实验日期：16-5-1016:00-17:45实验地点：软件学院实验成绩：计算机科学与技术学院计算机系网络教研室制..一、实验目的通过用DES算法对实际数据进行加密和解密来深刻了解DES的运行原理，进而加深对对称加密算法的理解与认识。预备知识：1）数据加密标准（DES，DataEncryptionStandard）是一种使用密钥加密的块密码，1976年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准（FIPS），随后在国际上广泛流传开来。它基于使用56位密钥的对称算法。这个算法因为包含一些机密设计元素，相对短的密钥长度以及怀疑内含美国国家安全局（NSA）的后门而在开始时有争议，因此DES因此受到了强烈的学院派式的审查，并以此推动了现代的块密码及其密码分析的发展。2)DES算法的入口参数有三个:Key、Data、Mode。其中Key为8个字节共64位,是DES算法的工作密钥；Data也为8个字节64位，是要被加密或被解密的数据；Mode为DES的工作方式,有两种：加密或解密。3）DES算法的安全性，DES现在已经不是一种安全的加密方法，主要因为它使用的56位密钥过短。1999年1月，distributed.net与电子前哨基金会合作，在22小时15分钟内即公开破解了一个DES密钥。也有一些分析报告提出了该算法的理论上的弱点，虽然在实际中难以应用。为了提供实用所需的安全性，可以使用DES的派生算法3DES来进行加密，虽然3DES也存在理论上的攻击方法。在2001年，DES作为一个标准已经被高级加密标准（AES）所取代。4）对称密码算法（Symmetriccipher）：加密密钥和解密密钥相同，或实质上等同，即从一个易于推出另一个。又称传统密码算法（Conventionalcipher)、秘密密钥算法或单密钥算法。5）分组密码（Blockcipher）：将明文分成固定长度的组，用同一密钥和算法对每一块加密，输出也是固定长度的密文。——DES、IDEA、RC2、RC4、RC5分组密码是将明文消息编码表示后的数字（简称明文数字）序列，划分成长度为n的组（可看成长度为n的矢量），每组分别在密钥的控制下变换成等长的输出数字（简称密文数字）序列。6）CAP(CryptographicAnalysisProgram)是由DR.RichardSpillman专门为教学而研制的密码制作与分析工具，已经在美国的很多高校得到了广泛地使用，受到了密码学习者的普遍欢迎。二、实验环境操作系统：运行Windows，VS2010编译环境。三、实验内容与实验要求对学号姓名加解密任务一：DES加解密算法的原理..DES算法的加密流程图及参数：DES的参数：密钥长度：56比特输入：64比特输出：64比特运算轮数：16DES解密过程与加密过程完全相似，只不过将16次迭代的子密钥顺序倒过来，即：m=DES-1(c)=IP-1•T1•T2•.....T15•T16•IP(c)可以证明DES-1(DES(m))=m任务二:DES算法的实现根据对DES算法的介绍，自己创建明文信息，并选择一个密钥，编写DES密码算法的实现程序，实现加密和解密操作，并算结果将CAP4的运进行比较。四、实验过程与分析在虚拟机SQLServer2008中用MicrosoftVisualStudio软件新建一个项目命名为DES。导入加解密代码，编译运行。在该项目所在的文件夹下新建如下四个.txt文件：1.txtkey.txt2.txt3.txt在1.txt中写入要加密的学号和密码，key.txt中写入加密的密码,点击DES.exe运行，运行结果的加密密文在2.txt，解密后的内容在3.txt中。加解密代码如下：#includestdio.h#includememory.h#includetime.h#includestdlib.h#definePLAIN_FILE_OPEN_ERROR-1#defineKEY_FILE_OPEN_ERROR-2#defineCIPHER_FILE_OPEN_ERROR-3#defineOK1typedefcharElemType;//初始置换表IPintIP_Table[64]={57,49,41,33,25,17,9,1,59,51,43,35,27,19,11,3,61,53,45,37,29,21,13,5,63,55,47,39,31,23,15,7,56,48,40,32,24,16,8,0,58,50,42,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,62,54,46,38,30,22,14,6};//逆初始置换表IP^-1intIP_1_Table[64]={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,..33,1,41,9,49,17,57,25,32,0,40,8,48,16,56,24};//扩充置换表EintE_Table[48]={31,0,1,2,3,4,3,4,5,6,7,8,7,8,9,10,11,12,11,12,13,14,15,16,15,16,17,18,19,20,19,20,21,22,23,24,23,24,25,26,27,28,27,28,29,30,31,0};//置换函数PintP_Table[32]={15,6,19,20,28,11,27,16,0,14,22,25,4,17,30,9,1,7,23,13,31,26,2,8,18,12,29,5,21,10,3,24};//S盒intS[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}}};//置换选择1intPC_1[56]={56,48,40,32,24,16,8,0,57,49,41,33,25,17,9,1,58,50,42,34,26,18,10,2,59,51,43,35,62,54,46,38,30,22,14,6,61,53,45,37,29,21,13,5,60,52,44,36,28,20,12,4,27,19,11,3};//置换选择2intPC_2[48]={13,16,10,23,0,4,2,27,14,5,20,9,22,18,11,3,25,7,15,6,26,19,12,1,40,51,30,36,46,54,29,39,50,44,32,46,43,48,38,55,33,52,45,41,49,35,28,31};//对左移次数的规定intMOVE_TIMES[16]={1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1};//字节转换成二进制intByteToBit(ElemTypech,ElemTypebit[8]){intcnt;for(cnt=0;cnt8;cnt++){*(bit+cnt)=(chcnt)&1;}return0;}//二进制转换成字节intBitToByte(ElemTypebit[8],ElemType*ch){intcnt;for(cnt=0;cnt8;cnt++){*ch|=*(bit+cnt)cnt;..}return0;}//将长度为8的字符串转为二进制位串intChar8ToBit64(ElemTypech[8],ElemTypebit[64]){intcnt;for(cnt=0;cnt8;cnt++){ByteToBit(*(ch+cnt),bit+(cnt3));}return0;}//将二进制位串转为长度为8的字符串intBit64ToChar8(ElemTypebit[64],ElemTypech[8]){intcnt;memset(ch,0,8);for(cnt=0;cnt8;cnt++){BitToByte(bit+(cnt3),ch+cnt);}return0;}//密钥置换1intDES_PC1_Transform(ElemTypekey[64],ElemTypetempbts[56]){intcnt;for(cnt=0;cnt56;cnt++){tempbts[cnt]=key[PC_1[cnt]];}return0;}//密钥置换2intDES_PC2_Transform(ElemTypekey[56],ElemTypetempbts[48]){intcnt;for(cnt=0;cnt48;cnt++){tempbts[cnt]=key[PC_2[cnt