【文章內(nèi)容簡介】 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 5 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 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 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 S盒的置換規(guī)則為： 取 {0， 1，?， 15}上的 4個置換，即它的 4個排列排成 4行，得一 4*16矩陣。若給定該 S 盒的 6個輸入為 b0 b1 b2 b3 b4 b5,在 Si 表中找出 b0 b5行， b1b2 b3b4 列的元素，以 4 位二進制表示該元素，此為 S盒 Si的輸出。 例 S2 的輸入為 101011， b1 =1， b6=1， b1 b6=(11)2=3 (b2 b3 b4 b5)2=(0101)2=5 查 S2 表可知第 3 行第 5列的輸出是 15， 15的二進制表示為 1111。 則 S2 的輸出為 1111。 8個 S盒的代換方式都是一樣的。 S盒輸出的 32 比特經(jīng) P 置換， P 置換的功能是將 32 位的輸入，按以下順序置換，然后輸入仍為 32比特。 P置換的順序如表 ： 表 置換 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 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 子密鑰的生成 圖 DES子密鑰生成流程圖 圖 給出了子密鑰產(chǎn)生的流程圖。首先對初始密鑰經(jīng)過置換 PC1（表[7]），將初始密鑰的 8個奇偶校驗位剔除掉，而留下真正的 56 比特初始密鑰。 表 密鑰置換 PC1 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 初始密鑰 K（ 64bit） PC1 C0（ 28bit） D0（ 28bit） LS1 LS1 C1 D1 LS2 LS2 LS16 LS16 C16 D16 PC2 PC2 K16 K1 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 7 62 54 46 38 30 22 14 6 61 53 45 37 29 21 13 5 28 20 12 4 然后將此 56 位分為 C0， D0 兩部分，各 28 比特， C0， D0 如下： C0=k57k49?? k44k36 D0=k63k55?? k12k4 然后分別進行一個循環(huán)左移函數(shù) LS1，得到 C1， D1，將 C1（ 28位） ,D1（ 28 位）連成 56 比特數(shù)據(jù)，再經(jīng)過密鑰置換 PC2（表 ）做重排動作，從而便得 到了密鑰 K1（ 48 位）。依次類推，便可得到 K2， K3?? K16。 表 密鑰置換 PC2 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 其中 LS1（ 1≤ i≤ 16）表示一個或兩個位置的循環(huán)左移，當 i=1， 2， 9，16 時，移一個位置，當 i=3， 4， 5， 6， 7， 8， 10， 11， 12， 13， 14， 15時，移兩個位置。 DES 算法的解密過程 DES 算法的解密過程跟加密過程是一樣的，區(qū)別僅僅在于第一次迭代時用密鑰 k16，第二次 k1??，最后一次用 k1，算法本身沒有任何變化。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 第 3 章 DES 算法用 C++語言實現(xiàn) 設(shè)置密鑰函數(shù) des_setkey() 此函數(shù)的功能是由 64比特的密鑰產(chǎn)生 16 個子密鑰 ki。首先將密鑰字節(jié)組 key[8]轉(zhuǎn)換為 64比特的位組，然后進行密鑰變換 PC1（祥見 PC1置換表） ,置換后得到 56 比特的密鑰， 把變換后的密鑰等分成兩部分 ,前 28 位記為C0, 后 28位記為 D0。將 C0， D0 進行 LS1 運算， LS1是循環(huán)左移運算。得到C1 ， D1，最后將其進行 PC2置換（見 PC2置換表），得到子密鑰 次按循環(huán)左移 LSi(I=2~16，循環(huán)次數(shù)見循環(huán)左移規(guī)則 )， PC2置換得到 k2~ k16。 void des_setkey(const char key[8])。 static void f_func(bool in[32],const bool ki[48])。//f 函數(shù) static void s_func(bool out[32],const bool in[48])。//s 盒代替 //變換 static void transform(bool *out, bool *in, const char *table, int len)。 static void xor(bool *ina, const bool *inb, int len)。//異或 static void rotatel(bool *in, int len, int loop)。//循環(huán)左移 f 函數(shù)和 S 函數(shù) f_func()和 s_func() 此函數(shù)的功能是 DES 算法的關(guān)鍵， f 是將 32比特的輸入轉(zhuǎn)化為 32 比特的輸出。 這個兩個函數(shù)中主要用到以下函數(shù)： （ 1） transform() 此函數(shù)是通用置換函數(shù)，根據(jù)具體情況確定要執(zhí)行哪種置換。在 f 函數(shù)中，先用于 E 置換，然后進行 P 置換。 void transform(bool *out,bool *in,const char *table,int len) { static bool tmp[256]。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 for(int i=0。ilen。i++) tmp[i]=in[table[i]1]。 memcpy(out,tmp,len)。 } （ 2） e_table() E置換表，作用是將 32 比特的輸入擴展為 48 比特。 E輸出的 48比特的數(shù)據(jù)跟生成的子密鑰進行異或運算，然后把得到的 48比特的數(shù)據(jù)按順序分成 8組，每組 6 比特，分別通過 S1, S2 ,??， S8盒后又縮為 32 比特，即每盒輸入為 6比特，輸出為 4比特。將輸出的 32比特的數(shù)據(jù)經(jīng) P置換，最后得到 32比特的數(shù)據(jù)。 static const char e_table[48]={ 32， 1， 2， 3， 4， 5， 4， 5， 6， 7， 8， 9， 8， 9， 10， 11， 12， 11， 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}。 （ 3） s_box S盒。 void s_func(bool out[32],const bool in[48]) { for(char i=0,j,k。i8。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,amp。s_box[i][j][k],4)。 } } （ 4） p_table() P置換表。 const static char p_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}。 （ 5） xor() 此函數(shù)的功能是進行異或運算，異或運算是按位作不進位加法運算。 void xor(bool *ina,const bool *inb,int len) { 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 for(int i=0。ilen。i++) ina[i]^=inb[i]。 } （ 6） bytetobit() 此函數(shù)的功能是將輸入的字節(jié)組轉(zhuǎn)換為位組。 void bytetobit(bool *out,const char *in,int bits) { for(int i=0。ibits。i++) out[i]=(in[i/8](i%8)) amp。1。 } 與此相關(guān)的還有函數(shù) ttobyte() 此函數(shù)的功能是將位組轉(zhuǎn)換字節(jié)組。 void bittobyte(char *out,const bool *in,int bits) { memset(ou