DES加密算法的研究与实现的开题报告
现代密码学-DES加密算法 实验报告
现代密码学实验报告院系:班级：姓名：学号：前言密码学（Cryptology）是研究秘密通信的原理和破译秘密信息的方法的一门学科。
密码学的基本技术就是对数据进行一组可逆的数学变换，使未授权者不能理解它的真实含义.密码学包括密码编码学(Cryptography）和密码分析学（Cryptanalyst）两个既对立又统一的主要分支学科。
研究密码变化的规律并用之于编制密码以保护信息安全的科学，称为密码编码学.研究密码变化的规律并用之于密码以获取信息情报的科学，称为密码分析学,也叫密码破译学.密码学在信息安全中占有非常重要的地位,能够为信息安全提供关键理论与技术.密码学是一门古老而深奥的学问,按其发展进程，经历了古典密码和现代密码学两个阶段。
现代密码学（Modern Cryptology）通常被归类为理论数学的一个分支学科，主要以可靠的数学方法和理论为基础,为保证信息的机密性、完整性、可认证性、可控性、不可抵赖性等提供关键理论与技术。
DES加密算法的实现实验目的理解对称加密算法的原理和特点。
实验原理DES是一种分组加密算法，所谓分组加密算法就是对一定大小的明文或密文来做加密或解密动作。
而在DES这个加密系统中,每次加密或解密的分组大小均为64位，所以DES没有密文扩充的问题。
对大于64位的明文只要按每64位一组进行切割，而对小于64位的明文只要在后面补“0"即可。
另一方面,DES所用的加密或解密密钥也是64位大小，但因其中有8个位是用来作奇偶校验的，所以64位中真正起密钥作用的只有56位,密钥过短也是DES 最大的缺点。
DES加密与解密所用的算法除了子密钥的顺序不同外,其他部分完全相同。
实验环境运行Windows或Linux操作系统的PC机。
实验代码:—--————-——-——本实验采用56位密钥加密64位数据—-———--———--#include <stdlib.h〉#include 〈stdio.h〉＃include "bool。
DES加密算法的简单实现实验报告
DES加密算法的简单实现实验报告一、实验目的本实验的主要目的是对DES加密算法进行简单的实现，并通过实际运行案例来验证算法的正确性和可靠性。
通过该实验可以让学生进一步了解DES算法的工作原理和加密过程，并培养学生对算法实现和数据处理的能力。
二、实验原理DES（Data Encryption Standard，数据加密标准）是一种对称密钥加密算法，它是美国联邦政府采用的一种加密标准。
DES算法使用了一个共享的对称密钥（也称为密钥），用于加密和解密数据。
它采用了分组密码的方式，在进行加密和解密操作时，需要将数据分成固定长度的数据块，并使用密钥对数据进行加密和解密。
DES算法主要由四个步骤组成：初始置换（Initial Permutation），轮函数（Round Function），轮置换（Round Permutation）和最终置换（Final Permutation）。
其中初始置换和最终置换是固定的置换过程，用于改变数据的顺序和排列方式。
轮函数是DES算法的核心部分，它使用了密钥和数据块作为输入，并生成一个与数据块长度相同的输出结果。
轮置换将轮函数的输出结果与前一轮的结果进行异或操作，从而改变数据的排列方式。
通过多轮的迭代运算，DES算法可以通过一个给定的密钥对数据进行高强度的加密和解密操作。
三、实验步骤2.初始置换：将输入数据按照一定的规则重新排列，生成一个新的数据块。
初始置换的规则通过查表的方式给出，我们可以根据规则生成初始置换的代码。
3.轮函数：轮函数是DES算法的核心部分，它使用轮密钥和数据块作为输入，并生成一个与数据块长度相同的输出结果。
在实际的算法设计和实现中，可以使用混合逻辑电路等方式来实现轮函数。
4.轮置换：轮置换将轮函数的输出结果与前一轮的结果进行异或操作，从而改变数据的排列方式。
轮置换的规则也可以通过查表的方式给出。
5.最终置换：最终置换与初始置换类似，将最后一轮的结果重新排列，生成最终的加密结果。
des加密算法实验报告
DES加密算法实验报告1. 引言DES（Data Encryption Standard）是一种对称密码算法，于1977年被美国联邦信息处理标准（FIPS）确定为联邦标准。
DES加密算法采用分组密码的思想，将明文按照64位分为一组，经过一系列的置换、替代和迭代操作，最终输出加密后的密文。
本实验旨在通过对DES加密算法的实际操作，深入理解DES的工作原理和加密过程。
2. 实验步骤2.1. 密钥生成DES加密算法的核心在于密钥的生成。
密钥生成过程如下：1.将64位的初始密钥根据置换表进行置换，生成56位密钥。
2.将56位密钥分为两个28位的子密钥。
3.对两个子密钥进行循环左移操作，得到循环左移后的子密钥。
4.将两个循环左移后的子密钥合并，并根据压缩置换表生成48位的轮密钥。
2.2. 加密过程加密过程如下：1.将64位的明文按照初始置换表进行置换，得到置换后的明文。
2.将置换后的明文分为左右两部分L0和R0，每部分32位。
3.进行16轮迭代操作，每轮操作包括以下步骤：–将R(i-1)作为输入，经过扩展置换表扩展为48位。
–将扩展后的48位数据与轮密钥Ki进行异或操作。
–将异或结果按照S盒进行替代操作，得到替代后的32位数据。
–对替代后的32位数据进行置换，得到置换后的32位数据。
–将置换后的32位数据与L(i-1)进行异或操作，得到Ri。
–将R(i-1)赋值给L(i)。
4.将最后一轮迭代后得到的数据合并为64位数据。
5.对合并后的64位数据进行逆置换，得到加密后的64位密文。
3. 实验结果对于给定的明文和密钥，进行DES加密实验，得到加密后的密文如下：明文：0x0123456789ABCDEF 密钥：0x133457799BBCDFF1密文：0x85E813540F0AB4054. 结论本实验通过对DES加密算法的实际操作，深入理解了DES加密算法的工作原理和加密过程。
DES加密算法通过对明文的置换、替代和迭代操作，混淆了明文的结构，使得密文的产生与密钥相关。
DES算法的原理与实现
实验项目与实验报告（ 2 ）学科：信息与网络安全 学号： 姓名： 时间： 月 日实验名称：DES算法的原理与实现实验目的：1.熟悉DES算法的实现程序和具体应用，加深对DES算法的了解。
实验内容：（写出实验内容要点或相关理论准备、实验估计）一、DES算法的简介DES算法为密码体制中的对称密码体制，又被称为美国数据加密标准，是1972年美国BM公司研制的对称密码体制加密算法。
明文按64位进行分组，密钥长64位，密钥事实上是56位参与DES运算（第8、16、24、32、40、48、56、64位是校验位，使得每个密钥都有奇数个1）分组后的明文组和56位的密钥按位代替或交换的方法形成密文组的加密方法。
1、基本原理其入口参数有三个：key、data、mode。
Key为加密解密使用的密钥，data为加密解密的数据，mode为其工作模式。
当模式为加密模式时，明文按照64为进行分组，形成明文组，key用于对数据加密，当模式为解密模式时，key用于对数据解密。
实际运用中，密钥只用到了64位中的56位，这样才具有高的安全性。
2、DES特点DES算法具有极高安全性，到目前为止，除了用穷举搜索法对DES算法进行攻击外，还没有发现更有效的办法。
而56位长的密钥的穷举空间为256，这意味着如果一台计算机的速度是每一秒钟检测一百万个密钥，则它搜索完全部密钥就需要将近2285年的时间，可见，这是难以实现的。
然而，这并不等于说DES是不可破解的。
而实际上，随着硬件技术和Intemet的发展，其破解的可能性越来越大，而且，所需要的时间越来越少。
为了克服DES密钥空间小的缺陷，人们又提出了三重DES的变形方式。
3、主要流程DES算法把64为的明文输入块变为64位的密文输入块，它所使用的密钥也是64位，整个算法的主要流程图如下：（1）置换规则表其功能是把输入的数据块按位重新组合，并把输出分为L0、R0两部分，每部分各长32位，其置换规则见下表：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,即将输入的第58位换到第一位，第50位换到第2位，...，依此类推，最后一位是原来的第7位。
des 加密算法实验报告
des 加密算法实验报告DES加密算法实验报告一、引言数据加密标准（Data Encryption Standard，简称DES）是一种对称加密算法，由IBM公司于1975年研发并被美国联邦政府采用为标准加密算法。
DES算法具有高效、可靠、安全等特点，被广泛应用于信息安全领域。
本实验旨在通过对DES算法的实验研究，深入了解其原理、性能和应用。
二、DES算法原理DES算法采用对称密钥加密，即加密和解密使用相同的密钥。
其核心是Feistel结构，将明文分成左右两部分，经过16轮迭代加密后得到密文。
每一轮加密中，右半部分作为下一轮的左半部分，而左半部分则通过函数f和密钥进行变换。
DES算法中使用了置换、代换和异或等运算，以保证加密的安全性。
三、DES算法实验过程1. 密钥生成在DES算法中，密钥长度为64位，但实际上只有56位用于加密，8位用于奇偶校验。
实验中，我们随机生成一个64位的二进制密钥，并通过奇偶校验生成最终的56位密钥。
2. 初始置换明文经过初始置换IP，将明文的每一位按照特定规则重新排列，得到初始置换后的明文。
3. 迭代加密经过初始置换后的明文分为左右两部分，每轮加密中，右半部分作为下一轮的左半部分，而左半部分则通过函数f和子密钥进行变换。
函数f包括扩展置换、S盒代换、P盒置换和异或运算等步骤，最后与右半部分进行异或运算得到新的右半部分。
4. 逆初始置换经过16轮迭代加密后，得到的密文再经过逆初始置换，将密文的每一位按照特定规则重新排列，得到最终的加密结果。
四、DES算法性能评估1. 安全性DES算法的密钥长度较短，易受到暴力破解等攻击手段的威胁。
为了提高安全性，可以采用Triple-DES等加强版算法。
2. 效率DES算法的加密速度较快，适用于对大量数据进行加密。
但随着计算机计算能力的提高，DES算法的加密强度逐渐降低，需要采用更加安全的加密算法。
3. 应用领域DES算法在金融、电子商务、网络通信等领域得到广泛应用。
des算法 实验报告
des算法实验报告DES算法实验报告引言：数据加密标准（Data Encryption Standard，简称DES）是一种对称密钥加密算法，由IBM公司在20世纪70年代初开发。
DES算法通过将明文分块加密，使用相同的密钥进行加密和解密操作，以保护数据的机密性和完整性。
本实验旨在深入了解DES算法的原理和应用，并通过实验验证其加密和解密的过程。
一、DES算法原理DES算法采用分组密码的方式，将明文分为64位的数据块，并使用56位的密钥进行加密。
其加密过程主要包括初始置换、16轮迭代和逆初始置换三个步骤。
1. 初始置换（Initial Permutation，IP）：初始置换通过将明文按照特定的置换表进行重排，得到一个新的数据块。
这一步骤主要是为了增加密文的随机性和混淆性。
2. 16轮迭代（16 Rounds）：DES算法通过16轮迭代的运算，对数据块进行加密操作。
每一轮迭代都包括四个步骤：扩展置换（Expansion Permutation，EP）、密钥混合（Key Mixing）、S盒替换（Substitution Boxes，S-Boxes）和P盒置换（Permutation，P）。
其中，S盒替换是DES算法的核心步骤，通过将输入的6位数据映射为4位输出，增加了加密的复杂性。
3. 逆初始置换（Inverse Initial Permutation，IP-1）：逆初始置换是初始置换的逆运算，将经过16轮迭代加密的数据块按照逆置换表进行重排，得到最终的密文。
二、实验步骤本实验使用Python编程语言实现了DES算法的加密和解密过程，并通过实验验证了算法的正确性。
1. 密钥生成：首先，根据用户输入的密钥，通过置换表将64位密钥压缩为56位，并生成16个子密钥。
每个子密钥都是48位的，用于16轮迭代中的密钥混合操作。
2. 加密过程：用户输入明文数据块，将明文按照初始置换表进行重排，得到初始数据块。
DES加密解密实验报告
DES加密解密实验报告实验报告题目：DES加密解密实验一、实验目的1.了解DES加密算法的工作原理。
2. 学习使用Python编程语言实现DES加密算法。
3.掌握DES加密算法的应用方法。
二、实验原理DES（Data Encryption Standard）是一种用于加密的对称密钥算法，其密钥长度为64位，分为加密过程和解密过程。
1.加密过程(1)初始置换IP：将64位明文分成左右两部分，分别为L0和R0，进行初始置换IP操作。
(2)子密钥生成：按照规则生成16个子密钥，每个子密钥长度为48位。
(3)迭代加密：通过16轮迭代加密运算，得到最终的密文。
每轮迭代加密包括扩展置换、异或运算、S盒替代、P置换和交换操作。
(4)逆初始置换：将最终的密文分成左右两部分，进行逆初始置换操作，得到最终加密结果。
2.解密过程解密过程与加密过程类似，但是子密钥的使用顺序与加密过程相反。
三、实验材料与方法材料：电脑、Python编程环境、DES加密解密算法代码。
方法：1. 在Python编程环境中导入DES加密解密算法库。
2.输入明文和密钥。
3.调用DES加密函数，得到密文。
4.调用DES解密函数，得到解密结果。
5.输出密文和解密结果。
四、实验步骤1.导入DES加密解密算法库：```pythonfrom Crypto.Cipher import DES```2.输入明文和密钥：```pythonplaintext = "Hello World"key = "ThisIsKey"```3.创建DES加密对象：```pythoncipher = DES.new(key.encode(, DES.MODE_ECB) ```。
DES加密实验报告
DES加密实验报告实验目的：1.了解DES加密算法的原理和流程；2.掌握DES加密算法的编程实现方法；3.探究不同密钥长度对DES加密效果的影响。
实验设备和材料：1.计算机；2. Python编程环境。
实验步骤：1.DES加密算法原理和流程：DES（Data Encryption Standard）是一种对称加密算法，采用分组密码体制，密钥长度为56位，数据块长度为64位。
DES加密算法的流程如下：a)初始置换（IP置换）：将明文分为左右两个32位的子块，并经过初始置换表IP进行置换；b)迭代加密：将初始置换结果分为左右两个子块，进行16轮迭代操作；c)轮函数：每轮迭代中，右子块与扩展置换表进行扩展置换，并与轮密钥进行异或运算，然后经过S盒替换、P置换和异或运算得到新的右子块；d)逆初始置换（IP逆置换）：将最后一轮的结果进行逆初始置换，得到密文。
2.DES加密算法编程实现：首先，导入`pycrypto`库并生成合适长度的密钥；其次，定义初始置换表IP，扩展置换表E，S盒置换表S1-S8，P置换表P，以及逆初始置换表IP_inverse；然后，定义`des_encrypt`函数实现DES加密算法的逻辑：a)根据IP置换表对输入明文进行初始置换；b)将初始置换结果分为左右两个子块；c)进行16轮迭代操作，每轮迭代中更新左右子块的值；d)对最后一轮迭代结果进行逆初始置换；e)返回加密后的密文。
3.探究不同密钥长度对DES加密效果的影响：初始化明文和密钥，调用`des_encrypt`函数进行加密，并输出加密结果；分别改变密钥长度为56位、64位、128位，再次进行加密操作，并输出加密结果；比较不同密钥长度下的加密结果，进行效果分析。
实验结果：使用DES加密算法对明文进行加密，得到相应的密文。
实验结论：1.DES加密算法可以对密文进行可靠保护，提高数据的安全性；2.较长的密钥长度有助于增强DES加密算法的安全性，但同时也会增加加密和解密的运算成本；3.在实际应用中，根据需求和实际情况，选择合适的密钥长度，平衡安全性和性能的需求。
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题目
DES加密算法的研究与实现
学院
计算机信息与工程学院
专业
计算机科学与技术
班 级
0812112
学号
081211220
学生姓名
指导教师
开题日期
2013-03-25
《DES加密算法的研究与实现》开题报告
一、选题的背景与意义：
随着信息与通信技术的迅猛发展和广泛应用,网络与信息系统基础性、全局性的作用日益增强,人们通过互联网进行信息交流，难免涉及到密码保护问题，这不仅关系到个人隐私甚至可能是国家机密，国家安全。隐私与机密网络信息的安全与保护问题日益成为亟待解决的关键问题。从这个意义上来说，提出一种对密码的有效加密算法，就是我们必须面对的问题，但是密码的复杂性和无序性给加密算法的设计带来难题，于是，我们必须寻找一种对简单密码普遍适用的规律性算法，那么，对对称密码的加密就成为最实用最普遍的问题。随着中国经济，社会的发展与崛起，生活的便捷性与快捷性越来越深入人心，网上购物，网上交易会越来越频繁，藉此，密码安全就成为我们最关注的问题。对密码的保护就成为我们的共识与需求，而加密最能体现出它的分量，那对对称密码的加密同样就有深远的研究价值与现实意义。
[2]高传善，钱松荣，毛迪林．数据通信与计算机网络[M]．北京：高等教育出版社，2001.
[3]郭亚军宋建华李莉．信息安全原理与技术第一版清华大学出版社，2008.
二、国内外研究现状：
国外目前不仅在密码基础理论方面的研究做的很好，而且在实际应用方面也做的非常好。制定了一系列的密码标准，特别规范。算法的征集和讨论都已经公开化，但密码技术作为一种关键技术，各国都不会放弃自主权和控制权，都在争夺霸权地位。美国征集AES的活动就充分体现了这一点，欧洲和日本就不愿意袖手旁观，他们也采取了相应的措施，其计划比美国更宏大，投资力度更大。为此，总的说来PKI技术仍在发展中。按照国外一些调查公司的说法，PKI系统仅仅还是在做示范工程。IDC公司的Internet安全资深分析家认为：PKI技术将成为所有应用的计算基础结构的核心部件，包括那些越出传统网络界限的应用。B2B电子商务活动需要的认证、不可否认等只有PKI产品才有能力提供这些功能。
不仅国内，国外对数据加密同样重视，1977年，美国数据加密标准（Data Encryption Standard, DES)颁布，在此后的30年，DES成为世界范围内的标准，除此之外，公开密钥算法RSA同样发展迅速，相关算法的不断改进，和新方法，新思路的不断涌现，这些，对对称密码加密算法的深入研究都起到很大的作用。
DES算法中只用到64位密钥中的其中56位，而第8、16、24、......64位8个位并未参与DES运算，这一点，向我们提出了一个应用上的要求，即DES的安全性是基于除了8，16，24，......64位外的其余56位的组合变化256才得以保证的。因此，在实际应用中，我们应避开使用第8，16，24，......64位作为有效数据位，而使用其它的56位作为有效数据位，才能保证DES算法安全可靠地发挥作用。所以在对本课题的研究过程中也有有意的避免使用第8，16，24，......64位。
五、研究计划及预期成果：
研究计划：
第1-2周：了解课题的目标和要求，准备于课题相关的资料。
第3-4周：熟悉开发工具和本课题需要的相关资料，完成开题报告。
第5-8周：完成课题的设计任务书及对课题进行进一步的研究。
第9-12周：通过对课题的研究进而使用C语言进行验证实现。
第13-14周：整理资料，按要求撰写论文，准备毕业答辩
第15周：毕业论文的答辩。
预期成果：
深入研究DES加密算法，充分了解DES技术的工作过程，能够运用C语言实现对DES加密算法的验证和实现。在DES加密的基础上更加安全的实现加密和解密的算法研究，学习3DES加密算法的加密及解密过程以及对DES加密算法的安全性评估。
六、参考文献：
[1]Richard Spillman著,叶阮健,曹英,张长富译.经典密码学与现代密码学.北京：清华大学出版社,2005,124-133.
目前国际上对非数学的密码理论与技术非常关注，讨论也非常活跃。信息隐藏将在未来网络中保护信息免于破坏起到重要作用，信息隐藏是网络环境下把机密信息隐藏在大量信息中不让对方发觉的一种方法。特别是图象叠加、数字水印、潜信道、隐匿协议等的理论与技术的研究已经引起人们的重视。1996年以来，国际上召开了多次有关信息隐藏的专业研讨会。基于生物特征的识别理论与技术已有所发展，形成了一些理论和技术，也形成了一些产品。
三、课题研究内容及创新
课题研究的内容：
(1)分组密码的研究
(2)DES置换的过程
(3)DES算法子密钥的产生
(4)DES算法的迭代过程
(5)DES加密算法的解密过程
(6)DES加密算法的加密过程
(7)DES算法子密钥的产生
(8)DES加密算法的C语言实现及验证
对所研究课题的创新：
该课题主要是对DES加密算法的验证研究。DES加密在现在的应用范围中虽然已经不是主流的加密算法，但是它确实当前一切加密算法的基础。DES算法的安全性很大一部分是依赖于密钥的长度，但是DES的密钥长度却只有64位，所以即使使用穷举法在一定的条件下对密钥的攻击也是可以实现的，所以可以增加对密钥的长度。
DES存在弱密钥和补密钥的特征。在以前的密钥设计过程中，弱密钥是不可避免的，但用户被告诫尽量不要使用补密钥。在本次课题中使用补密钥的去实现加密和解密过程。考虑到DES的老龄化程度，在此基础上研究开发更加安全的加密算法3DES。3DES加密算法的实现使得使用穷举攻击成为了不可能图书馆给予我很大的帮助，通过查阅大量的文献、现刊、书籍，能够使我深入的了解了DES加密算法的原理和意义。在对本课题的研究过程中需要对DES加密算法的实现以及验证，所以要使用VC++6.0工具去调试验证，再此，我又把VC++6.0的使用方法又重新复习了一下。在此次的研究过程中，老师和同学们也成为了我设计过程中的咨询者。而且希望通过对DES的研究以后能够总结出来DES加密算法的特性和一些使用上的不足和弥补办法。