DES算法构造Hash函数MDC-2(2机时)
DES算法的介绍和实现
DES算法的介绍和实现(上)作者:西安吴真下载本文配套源代码(DES算法文件加密工具)请到本站下载中心-》高级编程一.DES算法介绍DES(Data Encryption Standard)算法，于1977年得到美国政府的正式许可，是一种用56位密钥来加密64位数据的方法。
虽然56位密钥的DES算法已经风光不在,而且常有用Des加密的明文被破译的报道,但是了解一下昔日美国的标准加密算法总是有益的,而且目前DES算法得到了广泛的应用,在某些场合,她仍然发挥着余热^_^.1.1密钥生成1.1.1取得密钥从用户处取得一个64位(本文如未特指，均指二进制位))长的密码key,去除64位密码中作为奇偶校验位的第8、16、24、32、40、48、56、64位,剩下的56位作为有效输入密钥.1.1.2等分密钥表1.5749413325179158504234261810259514335271911360504436表2.6555473931231576254463830221466153453729211352820124把在1.1.1步中生成的56位输入密钥分成均等的A,B两部分,每部分为28位,参照表1和表2把输入密钥的位值填入相应的位置.按照表1所示A的第一位为输入的64位密钥的第57位，A的第2位为64位密钥的第49位，...，依此类推，A的最后一位最后一位是64位密钥的第36位。
1.1.3密钥移位表3.i12345678ǿ11222222i910111213141516ǿ12222221DES算法的密钥是经过16次迭代得到一组密钥的,把在1.1.2步中生成的A,B视为迭代的起始密钥,表3显示在第i次迭代时密钥循环左移的位数.比如在第1次迭代时密钥循环左移1位,第3次迭代时密钥循环左移2位.第9次迭代时密钥循环左移1位,第14次迭代时密钥循环左移2位.第一次迭代:A(1)=ǿ(1)AB(1)=ǿ(1)B第i次迭代:A(i)=ǿ(i)A(i-1)B(i)=ǿ(i)B(i-1)1.1.4密钥的选取表4.1417112415328156211023191242681672720132415231374755304051453348444939563453464250362932在1.1.3步中第i次迭代生成的两个28位长的密钥为把合并按照表4所示k的第一位为56位密钥的第14位，k的第2位为56位密钥的第17位，...，依此类推，k的最后一位最后一位是56位密钥的第32位。
DES算法
DES算法原理—密码函数F
S盒 [8][4][16]
int[][][] S= //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}, {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}}, //S7 {{4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1}, {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}}, //S8 {{13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7}, {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}}};
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。
对称加密算法之DES介绍
对称加密算法之DES介绍DES(Data Encryption Standard)是分组对称密码算法。
DES采用了64位的分组长度和56位的密钥长度，它将64位的输入经过一系列变换得到64位的输出。
解密则使用了相同的步骤和相同的密钥。
DES的密钥长度为64位，由于第n*8(n=1,2,…8)是校验位，因此实际参与加密的长度为56位，密钥空间含有2^56个密钥。
DES算法利用多次组合替代算法和换位算法，分散和错乱的相互作用，把明文编制成密码强度很高的密文，它的加密和解密用的是同一算法。
DES算法，是一种乘积密码，其在算法结构上主要采用了置换、代替、模二相加等函数，通过轮函数迭代的方式来进行计算和工作。
DES算法也会使用到数据置换技术，主要有初始置换IP和逆初始置换IP^-1两种类型。
DES算法使用置换运算的目的是将原始明文的所有格式及所有数据全部打乱重排。
而在轮加密函数中，即将数据全部打乱重排，同时在数据格式方面，将原有的32位数据格式，扩展成为48位数据格式，目的是为了满足S盒组对数据长度和数据格式规范的要求。
一组数据信息经过一系列的非线性变换以后，很难从中推导出其计算的过程和使用的非线性组合；但是如果这组数据信息使用的是线性变换，计算就容易的多。
在DES算法中，属于非线性变换的计算过程只有S盒，其余的数据计算和变换都是属于线性变换，所以DES算法安全的关键在于S盒的安全强度。
此外，S盒和置换IP相互配合，形成了很强的抗差分攻击和抗线性攻击能力，其中抗差分攻击能力更强一些。
DES算法是一种分组加密机制，将明文分成N个组，然后对各个组进行加密，形成各自的密文，最后把所有的分组密文进行合并，形成最终的密文。
DES加密是对每个分组进行加密，所以输入的参数为分组明文和密钥，明文分组需要置换和迭代，密钥也需要置换和循环移位。
在初始置换IP中，根据一张8*8的置换表，将64位的明文打乱、打杂，从而提高加密的强度；再经过16次的迭代运算，在这些迭代运算中，要运用到子密钥；每组形成的初始密文，再次经过初始逆置换IP^-1，它是初始置换的逆运算，最后得到分组的最终密文。
Des加解密算法详解
DES加解密算法入口参数有三个: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位进行分组，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。
DES( Data Encryption Standard)算法，于1977年得到美国政府的正式许可，是一种用56位密钥来加密64位数据的方法。
虽然56位密钥的DES算法已经风光不在,而且常有用Des加密的明文被破译的报道,但是了解一下昔日美国的标准加密算法总是有益的,而且目前DES算法得到了广泛的应用,在某些场合,仍然发挥着余热。
DES (Data Encryption Standard)，是IBM在上个世纪70年代开发的单密钥对称加解密算法。
该算法利用一个56+8奇偶校验位(第8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 64位)=64位的密钥对以64位为单位的块数据进行加解密。
1、子密钥的生成过程：用户输入密码时其长度不受限制,当用户输入的密码长度为0时,使用缺省64位密码，当输入的密码长度大于8字节时,前8个字节为有效密码。
我们在加密时设定的密钥先被转化成64比特的二进制，然后再按照密钥置换函数PC-1(8x7)进行压缩置换，变成56位，将其置换的输出再分为前28位C0和后28位D0两部分。
然后再将此两部分进行16轮的循环左移及压缩置换PC-2(8X6)，最后生成16个48位的字密钥。
1.1 压缩置换到56位假设有密钥K(64位) = 133457799BBCDFF1，即：K(64位) = 00010011 00110100 01010111 0111100110011011 10111100 11011111 11110001其中加粗标注第8位、第16位、第24位、第32位、第40位、第48位、第56位、第64位作为奇偶校验位，不参与运算，即实际密钥为56位。
DES算法详解
DES算法详解简介 DES（Data Encryption Standard）数据加密标准。
DES是有IBM公司研制的⼀种对称加密算法，美国国家标准局于1977年公布把它作为⾮机要部门使⽤的数据加密标准。
DES是⼀个分组加密算法，就是将明⽂分组进⾏加密，每次按顺序取明⽂⼀部分，⼀个典型的DES以64位为分组，加密解密⽤算法相同。
它的密钥长度为56位，因为每组第8位是⽤来做奇偶校验，密钥可以是任意56位的数，保密性依赖于密钥。
概念 1、密钥：8个字节共64位的⼯作密钥（决定保密性能） 2、明⽂：8个字节共64位的需要被加密的数据 3、密⽂：8个字节共64位的需要被解密的数据加解密过程加密 1、明⽂数据分组，64位⼀组。
2、对每组数据进⾏初始置换。
即将输⼊的64位明⽂的第1位置换到第40位，第2位置换到第8位，第3位置换到第48位。
以此类推，最后⼀位是原来的第7位。
置换规则是规定的。
L0(Left)是置换后的数据的前32位，R0(Right)是置换后的数据的后32位； 具体置换规则有四步： 第⼀步：将明⽂数据转换为16*4的⼆维数组，形成⼀个数据空间。
第⼆步：数据左右对分，变成两个16*2的⼆维数组，然后每个数组各⾃都需要这样操作：从下往上，每两⾏形成⼀⾏数据。
分别得到两个8*4的⼆维数组。
第三步：新建⼀个16*4的⼆维数组（strNew1[16][4]），数组上半部分空间的数据存储左边数据块置换的结果，下半部分存储右边数据库置换的结果。
最后⼀步：把整个（strNew1[16][4]）16*4的⼆维数组数据空间的按列进⾏置换到新的⼆维数组（strNew2[16][4]）： 数组strNew1第2列放到数组strNew2第1列的位置； 数组strNew1第4列放到数组strNew2第2列的位置； 数组strNew1第1列放到数组strNew2第3列的位置； 数组strNew1第3列放到数组strNew2第4列的位置； 数组strNew2就是我们初始置换的结果。
第二章DES加密算法的描述
第二章DES加密算法的描述2．1 DES算法的来历在20世纪60年代末IBM设计了一个由Horst Feistel领导的计算机密码编码学方面的研究项目，这个任务在1971年结束时研制出了一种称为LUCIFER[FEI S73]算法，这个算法卖给了伦敦的劳埃德保险公司，用于一个也是由IBM所研发的现金分配系统。
1973年美国标准局NBS（National Bureau of Standards）征求国家密码标准方案，IBM就提交了其Tuchman-Meyer项目的结果。
这是当时提出的最好的方法。
因而在1977年被选为数据加密标准。
这就是著名的DES加密算法。
以下关于DES加密算法原理，参见文献[1-6]2.2加密过程DES的总体方案如图2.1所示。
与其他任何一种加密方案一样,加密函数有两个输入:待加密的明文和密钥。
.在这里,明文的长度必须为64bit,而密钥的长度为56bit。
64bit 明文56bit 密钥图2.1DES加密算法的一般描述Fig 2.1 The DES encrypts the general description of the calculate way观察这张图的左边部分,可以看到明文的处理经过了三个阶段。
首先,64bit的明文经过一个初始置换IP[表2.1 (a)]后,比特重排产生了经过置换的输入。
.接下来的一个阶段是由对同一个函数进行16次循环组成的,这个函数本身既包含有置换又包含有替代函数。
最后一个循环(第16个)的输出由64bit组成,它是输入明文和密钥的函数,这个输出的左边和右边两个部分经过交换后就得到预输出。
最后,预输出通过一个逆初始置换（IP-1 ）[表2.1 (b)] 就生成了64bit的密文,这个置换是初始置换的逆置换。
除了出始和最终置换以外,DES具有严格的Feidtel密码结构。
图二的右半部分给出了56bit密钥的使用方式.密钥首先通过一个置换函数,接着对于16个循环的每一个,都通过一个循环左移操作和一个置换操作的组合产生出一个子密钥K i。
DES算法xx
DES算法及其实现美国国家标准局(NBS)于1997年公布了一个由IBM公司研制的一种加密算法，并且确定为非机要部门使用的数据加密标准，简称DES(Data Encrypton Standard)。
自公布之日起，DES算法作为国际上商用保密通信和计算机通信的最常用算法，一直活跃在国际保密通信的舞台上，扮演了十分突出的角色。
DES算法由加密、子密钥和解密的生成三部分组成。
现将DES算法介绍如下。
一．加密DES算法处理的数据对象是一组64比特的明文串。
设该明文串为m=m1m2…m64 (mi=0或1)。
明文串经过64比特的密钥K来加密，最后生成长度为64比特的密文E。
其加密过程图示如下：DES算法加密过程对DES算法加密过程图示的说明如下：待加密的64比特明文串m，经过IP置换（初始置换）后，得到的比特串的下标列表如下：该比特串被分为32位的L0和32位的R0两部分。
R0子密钥K1(子密钥的生成将在后面讲)经过变换f(R0,K1)（f变换将在下面讲）输出32位的比特串f1,f1与L0做不进位的二进制加法运算。
运算规则为：f1与L0做不进位的二进制加法运算后的结果赋给R1，R0则原封不动的赋给L1。
L1与R0又做与以上完全相同的运算，生成L2，R2……一共经过16次运算。
最后生成R16和L16。
其中R16为L15与f(R15,K16)做不进位二进制加法运算的结果，L16是R15的直接赋值。
R16与L16合并成64位的比特串。
值得注意的是R16一定要排在L16前面。
R16与L16合并后成的比特串，经过置换IP-1（终结置换）后所得比特串的下标列表如下：经过置换IP-1后生成的比特串就是密文e.。
变换f(Ri-1,Ki):它的功能是将32比特的输入再转化为32比特的输出。
其过程如图所示：f 变换说明：输入Ri-1(32比特)经过变换E （扩展置换E ）后，膨胀为48比特。
膨胀后的比特串的下标列表如下：膨胀后的比特串分为8组，每组6比特。