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

课实指班学学实实实 程名称验名称导教师 级生姓名 号验日期验地点验成绩： 信息安全技术 ： DES加密算法 ： ： ： ： ： 16-5-10 16:00-17:45 ： 软件学院 ： 计算机科学与技术学院 计算机系网络教研室制

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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，Data Encryption Standard）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（Symmetric cipher）：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（Conventional cipher)、秘密密钥算法或单密钥算法。 5）分组密码（Block cipher）：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(Cryptographic Analysis Program)是由DR. Richard Spillman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

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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：16

DES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SQLServer 2008中用Microsoft Visual Studio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.txt key.txt 2.txt 3.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： #include \#include \#include \#include \

#define PLAIN_FILE_OPEN_ERROR -1 #define KEY_FILE_OPEN_ERROR -2 #define CIPHER_FILE_OPEN_ERROR -3 #define OK 1

typedef char ElemType; //初始置换表IP

int IP_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^-1

int IP_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,

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33,1,41,9,49,17,57,25, 32,0,40,8,48,16,56,24}; //扩充置换表E

int E_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P

int P_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

int S[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},

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