【正文】 .............................................8 子密鑰的生成 .............................................................................................. 12 DES 算法的解密過程 ............................................................................................... 13 第 3 章 DES 算法用 C++語言實現(xiàn) ..................................................................................... 14 設(shè)置密鑰函數(shù) des_setkey()...................................................................................... 14 f 函數(shù)和 S 函數(shù) f_func()和 s_func() ........................................................................... 14 DES 算法的運行函數(shù) des_run( ) ............................................................................... 16 DES 算法的主函數(shù) void main() ................................................................................. 18 DES 的加密過程和舉例 ........................................................................................... 19 DES 算法的分析 ...................................................................................................... 21 ........................................................................................................................................ 22 結(jié) 論 ................................................................................................................................. 23 參考文獻 ............................................................................................................................ 24 致 謝 ................................................................................................................................. 25 附 錄 ................................................................................................................................. 26 河南科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 前 言 密碼學是伴隨著戰(zhàn)爭發(fā)展起來的一門科學，其歷史可以追溯到古代，并且還有過輝煌的經(jīng)歷。今天在計算機被廣泛應用的信息時代，信息本身就是時間，就是財富。特別是在網(wǎng)絡(luò)化的今天，大量敏感信息（如考試成績、個人 簡歷、體檢結(jié)果、實驗數(shù)據(jù)等）常常要通過互聯(lián)網(wǎng)進行交換。）由于互聯(lián)網(wǎng)的開放性，任何人都可以自由地接入互聯(lián)網(wǎng)，使得有些不誠實者就有可能采用各種非法手段進行破壞。普遍認為密碼學方法是解決信息安全保護的一個最有效和可行的方法。 密碼是形成一門新的學科是在 20 世紀 70 年代。這篇文章過了 30 年后才顯示出它的價值。同時為了適應計算機通信和電子商務迅速發(fā)展的需要，密碼學的研究領(lǐng)域逐漸從消息加密擴大到數(shù)字簽名、消息認證、身份識別、抗欺騙協(xié)議等新課題。于 1973年 5月 15日和 1974年 8月 27日先后兩次向公眾發(fā)出了征求加密算法的公告。 DES廣泛應用于商用數(shù)據(jù)加密，算法完全公開，這在密碼學史上是一個創(chuàng)舉。本次學年論文介紹的就是分組加密技術(shù)中最典型的加密算法 —— DES 算法。簡單的說，加密的基本意思是改變信息的排列形式，使得只有合法的接受才能讀懂，任何他人即使截取了該加密信息也無法使用現(xiàn)有的手段來解讀。 單鑰密碼系統(tǒng) 密碼學中有兩種重要類型的密碼系統(tǒng)，單鑰（私鑰）和雙鑰（公鑰）密碼系統(tǒng)。直到1976 年 Diffie、 Hellman 引入公鑰（雙鑰）密碼學之前，所有的密碼都是單鑰系統(tǒng)，因此單鑰系統(tǒng)也稱為傳統(tǒng)密碼系統(tǒng)。 流密碼是利用密鑰 k產(chǎn)生一個密鑰流 z=z0z1? ，并使用如下規(guī)則對明文串 x=x0x1x2? 加密： y=y0y1y2?=Ez0(x0)Ez1(x1)Ez2(x2)? 。 而分組密碼就是將明文消息序列 : m1 ,m2 ,? ,mk ,? 劃分為等長的消息組 (m1 ,m2 ,? m),(m 1?n ,m 2?n ,? ,mn2 ),? 各 組明文分別在密鑰 k=(k1,k2,? ,kt)的控制下 ,按固定的算法 Ek 一組一組進行加密。 圖 分組密碼的模型 它與流密碼的不同之處在于輸出的每一位數(shù)字不只與相應時刻輸入明文數(shù)字有關(guān)，而是與一組長 為 m的明文數(shù)組有關(guān)。流密碼的滾動密鑰 z0=f(k,σ0) 由函數(shù) f、 密鑰 k 和指定的初態(tài) σ0 完全確定。 圖 分組密碼的優(yōu)點在于其容易實現(xiàn)同步，因為一個密文組的傳輸錯誤不會影響其他組，丟失一個明密文組不會對其后的組的解密正確性帶來影響。隨著計算技術(shù)的發(fā)展，早期的代替和移位密碼已無安全可言。如果密文是由明文運用輪函數(shù)多次而得，這樣的乘積密碼又稱為迭代分組密碼。 目前著名的對稱分組密碼系統(tǒng)算法有 DES、 IDEA、 Blowfish、 RC RCFEAL 等。 AES 和 DES 分別是這兩種結(jié)構(gòu)的代表。 SP 網(wǎng)絡(luò)（又稱 SP 結(jié)構(gòu)）是 Feistel 網(wǎng)絡(luò)的一種推廣，其結(jié)構(gòu)清晰， S 一般稱為混淆層，主要起混淆作用， P 一般稱為擴散層，只要起擴散作用。 分組密碼的安全性 安全性是分組密碼最重要的設(shè)計原則，它要求即使攻擊者知道分組密碼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，仍不能破譯該密碼，這也意味著，不存在針對該密碼的某種攻擊方法，其工作量小于窮密鑰搜索。 河南科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第 2 章 DES 算法簡介 簡介 DES 是 Data Encryption Standard（數(shù)據(jù)加密標準）的縮寫。 DES 自從公布以來，已成為金融界及其他各種行業(yè)最廣泛應用的對稱密鑰密碼系統(tǒng)。原來規(guī)定 DES 算法的使用期為 10 年，可能是 DES尚未受到嚴重威脅，更主要是新的數(shù)據(jù)加密標準研制工作尚未完成，或意見尚未統(tǒng)一，所以當時的美國政府宣布延長它的使用期。近三十年來，盡管計算機硬件及破解密碼技術(shù)的發(fā)展日新月異，若撇開 DES 的密鑰太短，易于被使用窮舉密鑰搜尋法找到密鑰的攻擊法不談，直到進 入 20 世紀 90年代以后，以色列的密碼學家 Shamir 等人提出一種“差分分析法”，以后日本人也提出了類似的方法，這才稱得上對它有了攻擊的方法。至少到目前為止是這樣，比如后來的“線形逼迫法”，它是一種已知明文攻擊，需要 243≈ 1012 個明、密文對，在這樣苛刻的要求下，還要付出很大的代價才能解出一個密鑰。也就是說，若是能用類似 TripleDES 或是 DESX 的方式加長密鑰長度，仍不失為一個安全的密碼系統(tǒng)。由于電子技術(shù)的突飛猛進，專門設(shè)備的造價大大降低，速度有質(zhì)的飛躍，對 DES 形成了實際的威脅。美國政府已經(jīng)征集評估和判定出了新的數(shù)據(jù)加密標準 AES以取代 DES對現(xiàn)代分組密碼理論的發(fā)展和應用起了奠基性的作用，它的基本理論和設(shè)計思想仍有重要參考價值。數(shù)據(jù)加密標準 DES 已經(jīng)達到它的信任終點。 DES 是對二元數(shù)字分組加密的分組密碼算法，分組長度為 64 比特。 DES算法完全公開，其保密性完全依賴密鑰。 設(shè)明文串 m=m1m2? m64；密鑰串 k=k1k2? k64。 DES 的加密過程可表示為： DES(m)= IP1T16 T1 IP的置換規(guī)則如下表： 表 IP置換規(guī)則 58 50 42 34 26 18 10 2 60 52 44 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 即將輸入的第 58 位換到第 1位，第 50 位換到第 2 位??，依次類推，最后一位是原來的第 7位。逆置換就是再將第 40位換回到第 1 位。它們的作用在于打亂原來輸入明文的 ASCⅡ碼字劃分的關(guān)系，并將原來明文的第位 m8， m16， m24， m32， m40， m48， m56， m64 位（校驗位）變成 IP 的輸出的一個字節(jié)。即 Li=Ri1, Ri=Li1 f(Ri1,ki)。輪輸入的右半部分 R為 32比特， R首先被擴展成48 比特，擴展過程由表 3定義，其中將 R 的 16 個比特各重復一次。該輸出再經(jīng)過一個由表 4 定義的置換，產(chǎn)生的結(jié)果即為函數(shù) F(R,K)的輸出。 F 函數(shù)的輸出是 32比特。計算 E（ R） ? K=B，對B 施行代換 S，此代換由 8個代換盒組成，即 S盒。 其中，擴展運算 E 與置換 P 主要作用是增加算法的擴散效果。它的設(shè)計原則與過程一直因為種種不為人知的因素所限，而未被公布出來。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。 則 S2 的輸出為 1111。 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。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。依次類推，便可得到 K2， K3?? K16。 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。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。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。 static void f_func(bool in[32],const bool ki[48])。//s 盒代替 //變換 static void transform(bool *out, bool *in, const char *table, int len)。//異或 static void rotatel(bool *in, int len, int loop)。 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。 void transform(bool *out,bool *in,const char *tab