实现DES 分组密码算法的加解密

课程：密码学  班级：     姓名：     学号：

成绩：              指导教师：     实验日期：2011/5/25

实验密级：        预习程度：         实验时间：12：50-15：20

仪器组次：  18         必修/选修：必修     实验序号：4

实验名称： 实现DES 分组密码算法的加解密                                                         

实验目的与要求：1、掌握DES 分组密码算法的软件实现方法；

2、复习DES 分组密码算法设计的基本原理；

3、能用DES 分组密码算法实现已知明文的加解密                                                        

实验仪器：

1、求主密钥的扩展密钥前，先输出使用的PC-1 置换和PC-2 置换；

2、对明/密文文件用DES 算法进行加/解密前，先输出确定使用的S 盒和有关置换表；

3、“确定主密钥的扩展密钥”和“对明/密文文件的加/解密”分别编写两个模块，如果时

间不够，可以任选一个模块；

4、确定扩展密钥前，先指出是加密密钥还是解密密钥；

5、密钥扩展的移位的位数可以先添表，但最后一轮移位完后，必须回到初始值c0d0。

6、主密钥长度与明文相一致，需要忽略校验位；

7、能完成任意给定的一个明/密文文件的加/解密；

8、加解密结果正确。

二、实验内容与步骤

下面是程序的部分代码

int main()

{                           

char MingWen[104];          

char target[8];             

char InputKey[8];           

int text[];               

int text_ip[];            

int L0[32],Li[32];          

int R0[32],Ri[32];

int RE0[48];                

int key[];               

int keyPC1[56];             

int A[28];                 

int B[28];

int keyAB[56];             

int K[16][48];              

int RK[48];                 

int RKS[8];                 

int SP[32];                

int RKSP[32];              

int text_end[];           

int text_out[14][];       

char init[9]={"HTmadeit"};  

int CBC[];

int result[13][];

int H[208];

char MiWen[208];

int C[832];

int M[13][8];

char choice;

int t;

int i,j;

int k,l,m,n;

int r[8],c[8];

int flag=1;

printf("欢迎使用DES加密解密\\n\\n");

while(flag)

{printf("A加密，B解密，请选择：\\n");

scanf("%c",&choice);

while(choice!='A'&&choice!='B'&&choice!='a'&&choice!='b')

{printf("对不起，您的输入不合法。请选择A或B，A表示加密，B表示解密。\\n");

 scanf("%c",&choice);

}

getchar();

 printf("请输入8位密钥：\\n");

gets(InputKey);

while(InputKey[7]=='\\0'||InputKey[8]!='\\0')

{

 printf("您输入的密钥位数有误，请重新输入8位密钥：\\n");

 gets(InputKey);

}

for(i=0;i<8;i++)

{

 int a[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};

 m=InputKey[i];

 for(j=0;m!=0;j++)

 {

  a[j]=m%2;

  m=m/2;

 }

for(j=0;j<8;j++)

    key[(i*8)+j]=a[7-j];

}

for(i=0;i<56;i++)

  keyPC1[i]=key[PC1[i]-1];

for(i=0;i<28;i++) {

  A[i]=keyPC1[i];

  B[i]=keyPC1[i+28];

 }

for(t=0;t<16;t++)

 {

  if(move[t]==1)      

  {

   n=A[0];

for(i=0;i<27;i++)

    A[i]=A[i+1];

   A[27]=n;

   n=B[0];

for(i=0;i<28;i++)

      else  

for(i=0;i<8;i++)

   target[i]=MingWen[i+(8*l)];

for(i=0;i<8;i++)

   {

   int a[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};

   m=target[i];

   for(j=0;m!=0;j++)

    {a[j]=m%2;

    m=m/2;

    }

for(j=0;j<8;j++)

   text[(i*8)+j]=a[7-j];

   }

//for(i=0;i<;i++)

      //printf("%d,",text[i]);

      //printf("\\n");

//for(i=0;i<;i++)

      //printf("%d,",text_out[l][i]);

      //printf("\\n");

      for(i=0;i<;i++)              //CBC模式下前一分组的密文异或当前分组

       text[i]=text_out[l][i]^text[i];

//for(i=0;i<;i++)

      //printf("%d,",text[i]);

      //printf("\\n");

      //对每个text进行DES加密

      for(i=0;i<;i++)          //进行初始换位

       text_ip[i]=text[IP[i]-1];

      for(i=0;i<32;i++)         //分成左右两部分，各32位

   {

    L0[i]=text_ip[i];

    R0[i]=text_ip[i+32];

   }

//for(i=0;i<32;i++)

   //  printf("%d,",L0[i]);

//for(i=0;i<32;i++)

   //  printf("%d,",R0[i]);

      //十六次迭代

for(t=0;t<16;t++)

   {

    for(i=0;i<48;i++)        //将右半部分通过扩展换位表E从32位扩展成48位

    RE0[i]=R0[E[i]-1];

    //printf("RE0\\n");

//for(i=0;i<48;i++)

    //printf("%d,",RE0[i]);

     for(i=0;i<48;i++)      //RE与K异或运算

     RK[i]=RE0[i]^K[t][i];

    //printf("\\n");

//for(i=0;i<48;i++)

    //printf("%d,",RK[i]);

    for(i=0;i<8;i++)        //将R和K异或运算的结果通过S位移表

    {

     r[i]=RK[(i*6)+0]*2+RK[(i*6)+5];

     c[i]=RK[(i*6)+1]*8+RK[(i*6)+2]*4+RK[(i*6)+3]*2+RK[(i*6)+4];

    }

    RKS[0]=S1[r[0]][c[0]]; 

    RKS[1]=S2[r[1]][c[1]];

    RKS[2]=S3[r[2]][c[2]];

    RKS[3]=S4[r[3]][c[3]];

    RKS[4]=S5[r[4]][c[4]];

    RKS[5]=S6[r[5]][c[5]];

    RKS[6]=S7[r[6]][c[6]];

    RKS[7]=S8[r[7]][c[7]];

    for(i=0;i<8;i++)        //把结果转成32位二进制储存在数组SP中

    {

     int b[4]={0,0,0,0};

     m=RKS[i];

     for(j=3;m!=0;j--)

     {

      b[j]=m%2;

      m=m/2;

     }

for(j=0;j<4;j++)

      SP[j+(i*4)]=b[j];

    }

    for(i=0;i<32;i++)        //将二进制结果再经过一个P盒换位

     RKSP[i]=SP[P[i]-1];

    for(i=0;i<32;i++)        //与前一次的左部异或运算，得到本次迭代的右部

     Ri[i]=L0[i]^RKSP[i];

for(i=0;i<32;i++)

    {

     L0[i]=R0[i];

     R0[i]=Ri[i];

    }

   }

else if(choice=='B'||choice=='b')

{

 printf("请输入密文内容：\\n");

 gets(MiWen);

for(i=0;i<208;i++)

  H[i]=0;

        for(i=0;MiWen[i]!='\\0';i++)                  //将十六进制密文转化成十进制存放在数组H中

 {

if(MiWen[i]>='0'&&MiWen[i]<='9')

   H[i]=MiWen[i]-'0';

else if(MiWen[i]>='A'&&MiWen[i]<='F')

                        H[i]=MiWen[i]-'A'+10;

else if(MiWen[i]>='a'&&MiWen[i]<='f')

                        H[i]=MiWen[i]-'a'+10;

                else 

  {

   printf("请输入用十六进制表示的密文内容：\\n");

             gets(MiWen);

                        i=0;

  }

 }

        n=i;                          //密文有n个字符

 if(n%16!=0)

 {

  printf("对不起，您输入的密文不正确，请确认密文的内容，密文的字符数应是16的倍数。\\n");

  printf("请输入密文内容：\\n");

                gets(MiWen);

for(i=0;i<208;i++)

   H[i]=0;

  for(i=0;MiWen[i]!='\\0';i++)                  //将十六进制密文转化成十进制存放在数组H中

  {

if(MiWen[i]>='0'&&MiWen[i]<='9')

    H[i]=MiWen[i]-'0';

else if(MiWen[i]>='A'&&MiWen[i]<='F')

    H[i]=MiWen[i]-'A'+10;

else if(MiWen[i]>='a'&&MiWen[i]<='f')

    H[i]=MiWen[i]-'a'+10;

  }

 }

 for(i=0;i {

  int he[4]={0,0,0,0};

  for(j=3;H[i]!=0;j--)

  {

   he[j]=H[i]%2;

                        H[i]=H[i]/2;

  }

for(j=0;j<4;j++)

   C[j+(i*4)]=he[j];

 }

//for(i=0;i<130;i++)

 //    printf("%d,",C[i]);

        //printf("\\n");

 k=n/16;

for(l=0;l {

  for(i=0;i<;i++)           //将每个分组对应的位二进制密文放到text_out中

   text_out[l+1][i]=C[i+(l*)];            

//for(i=0;i<;i++)

                //   printf("%d,",text_out[l][i]);

                //printf("\\n");

                //对每个text进行DES解密

                for(i=0;i<;i++)          //进行初始换位

   text_ip[i]=text_out[l+1][IP[i]-1];

//for(i=0;i<;i++)

                //printf("%d,",text_ip[i]);

                //printf("\\n");

  for(i=0;i<32;i++)         //分成左右两部分，各32位

  {

   L0[i]=text_ip[i];

   R0[i]=text_ip[i+32];

  }

//for(i=0;i<32;i++)

               //  printf("%d,",L0[i]);

//for(i=0;i<32;i++)

               //  printf("%d,",R0[i]);

  //CBC模式下的解密

  for(i=0;i<;i++)          //前一分组的密文异或当前分组所得明文的二进制放到result中

   result[l][i]=text_out[l][i]^text[i];

          }

          for(i=0;i<(n/16);i++)           //将二进制转成十进制

for(j=0;j<8;j++)

    M[i][j]=result[i][(j*8)+0]*128+result[i][(j*8)+1]*+result[i][(j*8)+2]*32+result[i][(j*8)+3]*16+result[i][(j*8)+4]*8+result[i][(j*8)+5]*4+result[i][(j*8)+6]*2+result[i][(j*8)+7];

   printf("您的文件经过DES解密后的明文是：\\n");

for(i=0;i<(n/16);i++)

for(j=0;j<8;j++)

     printf("%c",M[i][j]);

    printf("\\n\\n\\n");

  }

flag=0;

printf("是否继续？\\n");

printf("Y继续，N退出，请选择：\\n");

scanf("%c",&choice);

while(choice!='Y'&&choice!='N'&&choice!='y'&&choice!='n')

{printf("对不起，您的输入不合法。请选择Y或N，Y表示继续使用本程序，N表示退出。\\n");

 scanf("%c",&choice);

}

getchar();

if(choice=='Y'||choice=='y')

   flag=1;

}

}

三、实验体会

在这次实验中我学到很多东西，了解如何实现DES算法。

首先，和以前实验相比，这次实验比较难，程序代码很长，需要花大工夫才能理解，最后还是在同学的帮助下程序才实现。

就程序本身来说，由于步骤比较多，所以逻辑要很清楚，在明密文的转换中产生各种错误，需要耐心细心检查。

通过这次实验使我对知识本身有着更深的了解，希望以后实验能学到更多知识。