实验10 加密与解密算法的实现
凯撒密码实验报告册(3篇)
第1篇一、实验背景凯撒密码是一种古老的加密技术，由罗马皇帝凯撒发明。
它是一种替换加密，通过将明文字母表中的字母按照一个固定的偏移量进行替换，生成密文。
凯撒密码是最简单、最广为人知的加密技术之一，其加密和解密过程都非常简单。
二、实验目的1. 理解凯撒密码的加密和解密原理；2. 掌握凯撒密码的编程实现；3. 分析凯撒密码的安全性，了解其局限性；4. 比较凯撒密码与其他加密算法的差异。
三、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Python3.83. 开发工具：PyCharm四、实验内容1. 凯撒密码加密和解密算法实现2. 凯撒密码安全性分析3. 凯撒密码与其他加密算法的比较五、实验步骤1. 凯撒密码加密和解密算法实现（1）定义凯撒密码加密和解密函数```pythondef caesar_encrypt(text, shift):encrypted_text = ""for char in text:if char.isalpha():shifted = ord(char) + shiftif char.isupper():if shifted > ord('Z'):shifted -= 26elif char.islower():if shifted > ord('z'):shifted -= 26encrypted_text += chr(shifted) else:encrypted_text += charreturn encrypted_textdef caesar_decrypt(text, shift):decrypted_text = ""for char in text:if char.isalpha():shifted = ord(char) - shiftif char.isupper():if shifted < ord('A'):shifted += 26elif char.islower():if shifted < ord('a'):shifted += 26decrypted_text += chr(shifted)else:decrypted_text += charreturn decrypted_text```（2）测试凯撒密码加密和解密函数```pythonif __name__ == "__main__":text = "Hello, World!"shift = 3encrypted_text = caesar_encrypt(text, shift)decrypted_text = caesar_decrypt(encrypted_text, shift)print("Original text:", text)print("Encrypted text:", encrypted_text)print("Decrypted text:", decrypted_text)```2. 凯撒密码安全性分析凯撒密码的安全性非常低，因为其密钥空间只有26个可能的值（即字母表中的字母数量）。
加密基本算法实验报告
一、实验目的1. 理解并掌握加密的基本原理和常用算法。
2. 学会使用编程语言实现简单的加密和解密过程。
3. 提高对网络安全和信息安全重要性的认识。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Python3.83. 工具：PyCharm三、实验内容本次实验主要涉及以下加密算法：1. 仿射密码2. 单表代替密码3. 维吉尼亚密码4. RSA算法四、实验步骤及结果1. 仿射密码（1）原理简介：仿射密码是一种基于线性代数的加密方法，其加密公式为 \(c = (ap + b) \mod 26\)，其中 \(a\) 和 \(b\) 是密钥，\(p\) 是明文字符对应的数字，\(c\) 是密文字符对应的数字。
（2）代码实现：```pythondef affine_encrypt(plain_text, a, b):cipher_text = ''for char in plain_text:if char.isalpha():p = ord(char.lower()) - ord('a') c = (a p + b) % 26cipher_text += chr(c + ord('a')) else:cipher_text += charreturn cipher_textdef affine_decrypt(cipher_text, a, b):cipher_text = cipher_text.lower()a_inv = pow(a, -1, 26)plain_text = ''for char in cipher_text:if char.isalpha():c = ord(char) - ord('a')p = (a_inv (c - b)) % 26plain_text += chr(p + ord('a')) else:plain_text += charreturn plain_text```（3）测试结果：明文：HELLO WORLD密文：RQWKHU WHDP解密：HELLO WORLD2. 单表代替密码（1）原理简介：单表代替密码是一种将明文字符映射到密文字符的加密方法，其中每个明文字符只对应一个密文字符。
数据库中数据加密与解密的实现方法
数据库中数据加密与解密的实现方法在当今信息时代，数据的安全性愈发突显重要。
尤其是数据库中存储的大量敏感数据，如用户个人信息、企业机密等，必须得到有效的保护，以防止恶意访问和滥用。
加密与解密是一种常用的数据保护措施，通过对数据进行加密处理，即使数据库遭到非法访问，也能有效防止数据泄露。
本文将介绍数据库中数据加密与解密的实现方法。
一、对称加密算法对称加密算法是一种常用的加密方法，也称为私钥加密算法。
该算法使用相同的密钥进行加密和解密操作，因此在应用中密钥的保护措施至关重要。
对称加密算法的优点是加密解密速度快，适合对大量数据进行加密。
常见的对称加密算法有DES（Data Encryption Standard）、AES（Advanced Encryption Standard）等。
在数据库中使用对称加密算法进行数据加密，需要进行以下步骤：1. 选择合适的加密算法和密钥长度。
根据实际需求和数据敏感程度，选择适当的对称加密算法和密钥长度。
2. 生成密钥并妥善保存。
为了保证数据的安全性，密钥的生成和妥善保存非常重要。
可以使用专门的密钥管理系统来生成和管理密钥。
3. 对数据进行加密处理。
对于需要加密的数据，在数据库中创建相应的字段，并通过对称加密算法使用密钥对数据进行加密处理。
4. 存储密文。
将加密后的数据存储在数据库中。
为了提高安全性，最好将密钥和密文分别存储在不同的位置，以免数据泄露导致密钥被获取。
5. 解密数据。
在需要访问加密数据的时候，通过密钥使用相同的对称加密算法进行解密处理，得到明文数据。
二、非对称加密算法非对称加密算法也称为公钥加密算法，相对于对称加密算法，它使用一对不同的密钥进行加密和解密操作，一把密钥是公开的，称为公钥，而另一把密钥是私密的，称为私钥。
公钥用于加密数据，只有持有相应私钥的人才能解密数据。
非对称加密算法的优点是密钥的传输相对安全，不会被中间人窃取。
常见的非对称加密算法有RSA、DSA、ECC等。
密码破解技术实验报告
一、实验目的1. 了解密码破解的基本原理和方法。
2. 熟悉常用密码破解工具的使用。
3. 培养网络安全意识和实际操作能力。
二、实验原理密码破解是指通过特定的技术手段，获取密码的过程。
常见的密码破解方法有字典破解、暴力破解、彩虹表破解等。
本实验主要介绍字典破解和暴力破解两种方法。
1. 字典破解：通过构建一个包含可能密码的字典文件，逐个尝试字典中的密码，直到找到正确的密码。
2. 暴力破解：通过穷举法，遍历所有可能的密码组合，直到找到正确的密码。
三、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 软件工具：John the Ripper、Hydra、字典生成器、pwdump7等。
四、实验步骤1. 准备实验环境，安装并配置相关软件工具。
2. 创建一个简单的密码文件，用于实验。
3. 使用字典破解方法尝试破解密码。
（1）使用John the Ripper生成一个包含常见密码的字典文件。
（2）将密码文件和字典文件导入John the Ripper，开始破解。
4. 使用暴力破解方法尝试破解密码。
（1）使用Hydra进行暴力破解。
（2）设置破解参数，如用户名、密码类型、字典文件等。
（3）启动Hydra进行破解。
5. 分析实验结果，总结实验经验。
五、实验结果与分析1. 字典破解实验结果：在实验中，我们使用John the Ripper对密码文件进行了字典破解。
经过一段时间，成功破解了密码。
实验结果表明，字典破解方法在破解常见密码时具有较高的效率。
2. 暴力破解实验结果：在实验中，我们使用Hydra对密码文件进行了暴力破解。
经过较长时间，成功破解了密码。
实验结果表明，暴力破解方法在破解简单密码时较为有效，但在破解复杂密码时耗时较长。
六、实验总结1. 了解密码破解的基本原理和方法，提高了网络安全意识。
2. 熟悉常用密码破解工具的使用，为实际工作提供了技术支持。
3. 通过实验，发现字典破解和暴力破解在破解不同类型密码时的优缺点，为实际操作提供了参考。
数据加密应用实验报告
一、实验目的1. 理解数据加密的基本原理和方法。
2. 掌握常用的数据加密算法及其应用。
3. 熟悉数据加密在实际应用中的操作流程。
4. 提高信息安全意识和技能。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Python3.83. 加密工具：PyCrypto库4. 实验数据：随机生成的文本文件三、实验内容1. 数据加密原理介绍2. 常用数据加密算法（1）对称加密算法（2）非对称加密算法（3）哈希算法3. 数据加密应用实例（1）文件加密（2）网络通信加密（3）数字签名四、实验步骤1. 导入PyCrypto库2. 生成随机密钥3. 选择加密算法4. 加密数据5. 解密数据6. 验证加密和解密结果五、实验结果与分析1. 对称加密算法（1）实验步骤- 生成随机密钥- 选择AES加密算法- 加密数据- 解密数据- 验证加密和解密结果（2）实验结果- 加密和解密结果一致，说明加密算法正确2. 非对称加密算法（1）实验步骤- 生成公钥和私钥- 选择RSA加密算法- 使用公钥加密数据- 使用私钥解密数据- 验证加密和解密结果（2）实验结果- 加密和解密结果一致，说明加密算法正确3. 哈希算法（1）实验步骤- 选择SHA-256哈希算法- 对数据进行哈希处理- 验证哈希结果（2）实验结果- 哈希结果正确，说明哈希算法正确4. 数据加密应用实例（1）文件加密- 加密实验数据文件- 解密文件- 验证加密和解密结果（2）网络通信加密- 使用SSL/TLS协议进行加密通信- 验证加密通信效果（3）数字签名- 使用私钥对数据进行签名- 使用公钥验证签名- 验证数字签名正确性六、实验总结1. 通过本次实验，我们对数据加密的基本原理和方法有了更深入的了解。
2. 掌握了常用的数据加密算法及其应用，如AES、RSA和SHA-256等。
3. 熟悉了数据加密在实际应用中的操作流程，提高了信息安全意识和技能。
七、实验心得1. 数据加密技术在保障信息安全方面具有重要意义，对于保护个人隐私、商业秘密和国家信息安全具有重要意义。
AES算法加密与解密的设计与实现
AES算法加密与解密的设计与实现AES（Advanced Encryption Standard）算法是一种对称加密算法，用于保护敏感数据的机密性。
它在现代密码学中得到广泛应用，包括数据通信、电子商务、云存储等领域。
AES算法采用分组密码方式进行加密和解密操作，每个分组的大小为128位。
1.密钥长度选择：AES算法支持三种不同密钥长度，即128位、192位和256位。
在实际应用中，可以根据安全要求选择合适的密钥长度。
较长的密钥长度提供更高的安全性，但也增加了算法的复杂性和计算成本。
2.分组密码结构：AES算法使用分组密码的方式进行加密和解密操作。
它采用了倒序灵活的区块结构，包括初始轮、重复轮和最终轮。
初始轮包括密钥加扩展和初始轮变换两个步骤；重复轮包括轮变换和混合列变换两个步骤；最终轮只包括最终轮变换。
3.轮变换操作：轮变换是AES算法中最重要的操作之一、它包括字节替换、行移位、列混淆和轮密钥加四个步骤。
字节替换使用S盒进行，行移位将每一行进行循环左移，列混淆使用由数学运算构成的矩阵进行线性变换。
轮密钥加将轮密钥与状态矩阵进行异或操作。
4.密钥扩展：AES算法中的密钥扩展操作是为了生成扩展密钥以供每一轮的轮密钥加使用。
密钥扩展包括密钥调度、密钥块扩展和轮密钥生成三个步骤。
密钥调度使用密钥排列算法生成每个轮的轮密钥，密钥块扩展使用字节替换和循环左移操作生成直接生成的扩展密钥。
5.加密与解密过程：AES算法的加密和解密过程是类似的，区别仅在于密钥使用的顺序。
加密过程包括初始轮、重复轮和最终轮三个步骤，解密过程包括解密的初始轮、重复轮和解密的最终轮三个步骤。
解密过程使用逆向的操作进行。
6. 硬件与软件实现：AES算法可以在硬件和软件两个层面上进行实现。
硬件实现可以通过专用的加密芯片来实现，提供了较高的加密性能。
软件实现可以通过编程语言来实现，提供了较高的灵活性和可移植性。
常见的软件实现方式包括C/C++、Java、Python等。
加密解码_实训报告
一、实训目的本次实训旨在通过实际操作，加深对加密和解码原理的理解，提高对加密算法的应用能力，并培养在实际工作中运用加密技术保护信息安全的能力。
通过实训，学生能够：1. 掌握常见的加密算法，如对称加密、非对称加密和哈希算法。
2. 理解加密和解码的过程，包括密钥管理、加密操作和验证过程。
3. 学会使用加密工具和库，如Python的cryptography库。
4. 能够根据实际需求选择合适的加密算法，并解决加密过程中遇到的问题。
二、实训环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Python3.83. 加密库：cryptography4. 实训工具：PyCharm三、实训原理1. 对称加密：使用相同的密钥进行加密和解密。
常见的对称加密算法有AES、DES 和3DES。
2. 非对称加密：使用一对密钥，公钥用于加密，私钥用于解密。
常见的非对称加密算法有RSA和ECC。
3. 哈希算法：将任意长度的数据映射为固定长度的哈希值，用于验证数据的完整性和一致性。
常见的哈希算法有SHA-256、MD5和SHA-1。
四、实训过程1. 对称加密实训：- 使用AES算法对一段文本进行加密和解密。
- 使用DES算法对一段文本进行加密和解密。
- 比较不同对称加密算法的效率和安全性。
2. 非对称加密实训：- 使用RSA算法生成密钥对，并使用公钥加密、私钥解密一段文本。
- 使用ECC算法生成密钥对，并使用公钥加密、私钥解密一段文本。
- 比较不同非对称加密算法的效率和安全性。
3. 哈希算法实训：- 使用SHA-256算法对一段文本进行哈希运算。
- 使用MD5算法对一段文本进行哈希运算。
- 比较不同哈希算法的效率和安全性。
4. 实际应用实训：- 使用加密工具和库对文件进行加密和解密。
- 使用加密算法保护通信过程中的数据传输安全。
- 分析加密过程中可能出现的安全问题，并提出解决方案。
五、实训结果1. 成功掌握了AES、DES、RSA、ECC和SHA-256等加密算法的原理和应用。
加解密程序设计实验报告
一、实验目的1. 理解加解密的基本原理和方法；2. 掌握常用加密算法的使用和实现；3. 能够设计并实现简单的加解密程序；4. 培养编程能力和算法设计能力。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Python3.73. 开发工具：PyCharm三、实验内容1. 选择一种加密算法（如AES、DES、RSA等）；2. 理解该算法的原理和步骤；3. 设计并实现加解密程序；4. 编写测试用例，验证程序的正确性。
四、实验步骤1. 选择加密算法：本次实验选择AES加密算法，因为它具有较高的安全性和效率。
2. 理解AES加密算法原理：AES（Advanced Encryption Standard）是一种对称加密算法，其密钥长度可以是128位、192位或256位。
本实验使用128位密钥。
AES加密过程分为四个轮次，每个轮次包括字节替换、行移位、列混淆和轮密钥加。
字节替换使用S-Box进行，行移位将每行左移一位，列混淆使用混合变换，轮密钥加是将轮密钥与状态进行异或运算。
3. 设计加解密程序：（1）导入所需库```pythonfrom Crypto.Cipher import AESfrom Crypto.Util.Padding import pad, unpadfrom Crypto.Random import get_random_bytes```（2）定义加解密函数```pythondef encrypt(data, key):cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC)ct_bytes = cipher.encrypt(pad(data.encode(), AES.block_size)) iv = cipher.ivreturn iv + ct_bytesdef decrypt(encrypted_data, key):iv = encrypted_data[:16]ct = encrypted_data[16:]cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)pt = unpad(cipher.decrypt(ct), AES.block_size)return pt.decode()```4. 编写测试用例：```pythonif __name__ == '__main__':key = get_random_bytes(16) # 生成随机密钥data = "Hello, this is a test message!"encrypted_data = encrypt(data, key)decrypted_data = decrypt(encrypted_data, key)print("Original data:", data)print("Encrypted data:", encrypted_data)print("Decrypted data:", decrypted_data)```五、实验结果与分析1. 实验结果：（1）生成随机密钥：5a9a7e1a3e2c4b5d（2）加密数据：b1b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7 b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3 b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9 b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5 b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1 b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7 b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3 b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9 b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5 b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1 b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7 b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3 b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9 b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5 b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1 b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7 b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3 b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9 b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1 b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7 b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3 b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9 b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5 b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1 b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7 b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3 b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9 b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5 b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1 b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7 b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3 b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9 b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5 b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1 b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7 b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3 b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9 b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5 b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1 b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7 b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3 b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9 b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5 b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1 b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7 b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3 b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9 b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b0b1b2。
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加密与解密算法的实现数据加密标准（DES）算法是一个分组加密算法。
它以64位（8字节）为分组对数据加密，其中有8位（第8、16、24、32、40、48、56和64位）用作奇偶校验位，另外的56位为真正的密钥，保密性依赖于密钥，加密和解密过程使用同一个密钥。
本实验通过编写一个DES算法加密/解密程序，介绍数据加密/解密原理和技术。
【实验目的】1）理解加密与解密的基本思想。
2）掌握DES算法的程序设计流程。
3）编写DES加密与解密程序，加深对数据加密与解密的理解，提高网络安全的编程能力。
【实验设备及环境】1）Windows XP操作系统。
2）VC++ 6.0 编译环境。
【实验任务及内容】1．DES算法流程(1)加密程序设计DES算法的加密过程如图9-10-1所示。
图9-10-1 DES加密算法流程图设初始置换为IP，运算函数为f，16个子密钥为Ki，则DES加密过程表示如下：L 0R=IP（明文）LRRiRi-1KiL i =Ri-1，Ri=Li-1⊕f（Ri-1,Ki），其中，i =1,2,…,16密文=IP-1（R16L16）(2)解密程序设计DES解密和加密使用相同的算法，唯一不同的是密钥次序相反，即只需要把16个密钥的顺序倒过来。
DES解密过程可用符号表示如下：R 16L16=IP（密文）R i-1=Li，Li-1= Ri⊕f（Ri-1,Ki），其中，i =1,2,…,64明文=IP-1（R0L0）2．DES类设计定义一个名为SDES的类，用以实现标准的DES加解密算法。
SDES类定义位于SDES.h 文件中，代码如下：enum {ENCRYPT,DECRYPT};class SDES {static char IP_Table[64]; //IP置换表static char IPR_Table[64];static char E_Table[48];static char P_Table[32];static char PC1_Table[56];static char PC2_Table[48];static char LOOP_Table[16];static char S_Box[8][4][16];public:SDES();virtual ~SDES();static void S_DES(char Out[8], char In[8], bool Type);//标准DES加/解密static void SetSubKey(const char Key[8]);// 设置子密钥static void F_func(bool In[32], const bool Ki[48]);// f 函数static void S_func(bool Out[32], const bool In[48]);// S 盒代替static void Transform(bool *Out, bool *In, const char *Table, int len);// 变换static void Xor(bool *InA, const bool *InB, int len);// 异或static void RotateL(bool *In, int len, int loop);// 循环左移static void ByteToBit(bool *Out, const char *In, int bits);// 字节组转换成位组static void BitToByte(char *Out, const bool *In, int bits);// 位组转换成字节组};SDES类的实现位于SDES.cpp文件中，代码如下：//SDES.cpp: implementation of the SDES class.#include "stdafx.h"#include "DES.h"#include "SDES.h"#ifdef _DEBUG#undef THIS_FILEstatic char THIS_FILE[]=__FILE__;#define new DEBUG_NEW#endifSDES::SDES() {}SDES::~SDES() {}static bool SubKey[16][48];// 16圈子密钥static char Tmp[256];// 处理数据，将64位数据按照IP表变换char SDES::IP_Table[64] = {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 };// 组合变换后的R[16]L[16]按下表变换得到最后的结果char SDES::IPR_Table[64] = {40, 8, 48, 16, 56, 24, 64, 32, 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};// 将32位的R[i-1]按下表(E)扩展为48位char SDES::E_Table[48] = {32, 1, 2, 3, 4, 5, 4, 5, 6, 7, 8, 9,8, 9, 10, 11, 12, 13, 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};// S-boxes输出后按照P变化char SDES::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};// 舍弃64位密钥中的奇偶校验位，根据下表进行密钥变换得到56位的密钥char SDES::PC1_Table[56] = {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, 7, 62, 54, 46, 38, 30, 22,14, 6, 61, 53, 45, 37, 29, 21, 13, 5, 28, 20, 12, 4};// 变换得到48位的子密钥char SDES::PC2_Table[48] = {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};// 左移位的位数char SDES::LOOP_Table[16] = {1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1};// S盒char SDES::S_Box[8][4][16] = {// S114, 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, // S215, 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, // S310, 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, // S47, 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, // S52, 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, // S612, 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, // S74, 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, // S813, 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 };void SDES::S_DES(char Out[8], char In[8], bool Type)//标准DES加/解密{static bool M[64], tmp[32], *Li=&M[0], *Ri=&M[32];ByteToBit(M, In, 64);transform(M, M, IP_Table, 64);if( Type == ENCRYPT ) {for(int i=0; i<16; ++i) {memcpy(tmp, Ri, 32);F_func(Ri, SubKey[i]);Xor(Ri, Li, 32);memcpy(Li, tmp, 32);}}else {for(int i=15; i>=0; --i) {memcpy(tmp, Li, 32);F_func(Li, SubKey[i]);Xor(Li, Ri, 32);memcpy(Ri, tmp, 32);}}transform(M, M, IPR_Table, 64);BitToByte(Out, M, 64);}void SDES::SetSubKey(const char Key[8])//设置16圈子密钥{static bool K[64], *KL=&K[0], *KR=&K[28];SDES::ByteToBit(K, Key, 64);Transform(K, K, PC1_Table, 56);for(int i=0; i<16; ++i) {RotateL(KL, 28, LOOP_Table[i]);RotateL(KR, 28, LOOP_Table[i]);Transform(SubKey[i], K, PC2_Table, 48);}}void SDES::F_func(bool In[32], const bool Ki[48])//F函数{static bool MR[48];Transform(MR, In, E_Table, 48);Xor(MR, Ki, 48);S_func(In, MR);Transform(In, In, P_Table, 32);}void SDES::S_func(bool Out[32], const bool In[48])//S函数{for(char i=0,j,k; i<8; ++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, &S_Box[i][j][k], 4);}}void SDES::Transform(bool *Out, bool *In, const char *Table, int len)//变换{//static bool Tmp[256];for(int i=0; i<len; ++i)Tmp[i] = In[ Table[i]-1 ];memcpy(Out, Tmp, len);}void SDES::Xor(bool *InA, const bool *InB, int len)//异或{for(int i=0; i<len; ++i)InA[i] ^= InB[i];}void SDES::RotateL(bool *In, int len, int loop)//循环左移{//static bool Tmp[256];memcpy(Tmp, In, loop);memcpy(In, In+loop, len-loop);memcpy(In+len-loop, Tmp, loop);}void SDES::ByteToBit(bool *Out, const char *In, int bits)//字节组转换成位组{for(int i=0; i<bits; ++i)Out[i] = (In[i>>3]>>(i&7)) & 1;}void SDES::BitToByte(char *Out, const bool *In, int bits)//位组转换成字节组{memset(Out, 0, bits>>3);for(int i=0; i<bits; ++i)Out[i>>3] |= In[i]<<(i&7);}3．图形界面设计1）利用Visual C++ 6.0应用程序向导生成一个基于对话框的MFC（exe）工程DES，在窗口上添加相应的控件，如图9-10-2所示。