407 分组密码-DES算法
des算法实验报告
des算法实验报告DES算法实验报告一、引言数据加密标准（Data Encryption Standard，简称DES）是一种对称密钥加密算法，由IBM公司于1975年研发并被美国国家标准局（NBS）采纳为联邦信息处理标准（FIPS）。
二、算法原理DES算法采用了分组密码的方式，将明文数据划分为固定长度的数据块（64位），并通过密钥进行加密和解密操作。
其核心是Feistel结构，每轮加密操作包括置换和替代两个步骤。
1. 置换步骤DES算法的初始置换（IP）和逆初始置换（IP-1）通过一系列的位重排操作，将输入的64位明文数据打乱，以增加加密的强度。
2. 替代步骤DES算法中使用了8个S盒（Substitution Box），每个S盒接受6位输入，并输出4位结果。
S盒的作用是将输入的6位数据映射为4位输出，通过这种非线性的映射关系，增加了算法的安全性。
3. 轮函数DES算法的加密过程包含16轮迭代，每轮迭代中都会对数据进行一系列的位重排和替代操作。
其中，轮函数是DES算法的核心部分，它通过使用子密钥对数据进行异或操作，并通过S盒替代和P盒置换操作，产生新的数据块。
三、实验步骤为了更好地理解DES算法的加密过程，我们进行了以下实验步骤：1. 输入明文和密钥我们选择了一个64位的明文数据块和一个56位的密钥作为输入。
明文数据块经过初始置换（IP）后，得到L0和R0两个32位的数据块。
2. 生成子密钥通过对密钥进行置换和循环左移操作，生成16个48位的子密钥。
3. 迭代加密对明文数据块进行16轮的迭代加密，每轮加密包括以下步骤：a. 将R(i-1)作为输入，经过扩展置换（E-box），得到48位的扩展数据。
b. 将扩展数据和子密钥Ki进行异或操作，得到48位的异或结果。
c. 将异或结果分为8个6位的数据块，分别经过8个S盒替代操作，得到32位的S盒替代结果。
d. 将S盒替代结果经过P盒置换，得到32位的轮函数输出。
DES算法原理及实现
电脑编程技巧与维护６４位的明文分组ｘ首先经过一个初始置换函数ＩＰ进行置换运算，产生一个６４位的输出ｘ０，该输出被分成两个分别为３２位的左半部分Ｌｏ和右半部分ＲＯ，用于Ｆ函数的１６轮迭代运算的首次迭代的初始输入。
初始置换函数ＩＰ实际上就是一张８ｘ８（８行８列）的迭代表，如表Ｉ所示。
明文分组中的６４位按照表中的规定重新进行排序，其排列顺序为从左到右，从上到下。
按表Ｉ所示，明文中的第５８位被放置在ｘＯ的第１位，第５０位防止在第２位，依次类推。
表ｌ初始置换函数ＩＰ５８５口４２３４２６１８１０２６０５２４４３６２８２０１２４６２５４４６３８３０２２１４６６４５６４８４０３２２４１６８５７４９４ｌ３３２５１７９ｌ５９５ｌ４３３５２７１９ｌｌ３６ｌ５３４５３７２９２ｌ１３５６３５５４７３９３ｌ２３１５７、————‘ｖ’———。
：、————’ｖ———。
ＬｏＲ。
一（２）获取子密钥Ｋｉ子密钥的获取主要通过置换和移位运算来实现。
ＤＥＳ加密算法的密钥长度为５６位，由用户提供，是ＤＥＳ算法的输入之一。
但用户输入的密钥是６４位的，按８行８列从左到右从上到下地排列，其中，每行的第８位用于奇偶校验。
在ＤＥＳ加密算法中，子密钥获取过程中，ＤＥＳ经过一系列的置换和移位运算，得到Ｋｌ到Ｋ１６共１６个子密钥，每个子密钥长４８位。
其实现过程如下：首先将输入的６４位密钥去掉最后一列的８个校验位，然后用密钥置换函数ＰＣ—ｌ对剩下的５６位密钥进行置换，如表２所示。
表２密钥置换函数ＰＣ—Ｉ５＂Ｉ４９４ｌ３３２５１７９卜ｌ５８５０４２３４２６１８１０２５９５ｌ４３３５２７１９ｌｌ３６０５２４４３６６３５５４７３９３ｌ２３ｉ５）】７６２５４４６３８３０２２１４６６１５３４５３７２９２ｌ１３５２Ｓ２０１２４由表２可知，用户输入的６４位密钥中，第８、１６、２４、３２、４０、４８、５６、６４共８个校验位被去掉。
剩余的５６位按表２所示排放：第５７位放在第１位，第４９位放在第２位，依次类推。
DES算法(共60张)
DES算法的总体过程
输入64位明文数据，并进
行初始置换IP；
L0
在初始置换IP后，明文组 +
再被分为左右两部分，每
64位明文 初始置换IP
DES算 法(suàn fǎ) 描述
R0
k1
部分32位，以L0，R0表示。
L1=R0
R1=L0 (RO,K1)
在密钥的控制下，经过16 轮运算()；
16轮后，左、右两部分交
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DES简介(jiǎn jiè)
分组加密算法：明文和密文为64位分组长度。 对称算法：加密和解密除密钥编排不同外，
使用同一算法。 密钥长度：56位。看起来是64位，但每个第
8位为奇偶校验位，可忽略。 采用混乱和扩散的组合，每个组合先替代后
置换，共16轮。 只使用了标准的算术和逻辑运算，易于实现。
➢公钥 ➢私钥
一个用于加密，另一个则用作解密 不能根据一个密钥来推算得出另一个密钥 公钥对外公开，私钥只有其持有人才知道 RSA，DSA，Diffie-Hellman
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非对称加密(jiā mì)
发送方
多个用户加密的信息只能由一个用户解读
传送
接收方
明文
密文 接收方的公钥加密
公钥
1949年，信息论的创始人香农（C. E. Shannon）发表了一篇著名的文章， 论证了一般经典加密方法都是可以破解的。到了20世纪60年代，随着电子技术、 信息技术的发展及结构代数、可计算性理论和复杂度理论的研究，密码学又进入 了一个新的时期。
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概述
加密算法是加密技术的核心以及重点研究 对象，算法的优良与否直接影响系统的安全性 能，其主要是指对机密信息进行加密或解密的 方法。
DES
小扰动的影响波及到全局。 密文没有统计特征，明文一位影响密文的多位，增加密文与明 文之间关系的复杂性。 强调密钥的作用。 增加密钥与密文之间关系的复杂性
Confusion(混乱)
4
实现的设计原则
软件实现的要求： 使用子块和简单的运算。密码运算在子块上进行， 要求子块的长度能自然地适应软件编程，如8、16、32 比特等。应尽量避免按比特置换，在子块上所进行的密 码运算尽量采用易于软件实现的运算。最好是用标准处 理器所具有的一些基本指令，如加法、乘法、移位等。 硬件实现的要求： 加密和解密的相似性，即加密和解密过程的不同应仅 仅在密钥使用方式上，以便采用同样的器件来实现加密 和解密，以节省费用和体积。尽量采用标准的组件结 构，以便能适应于在超大规模集成电路中实现。
DES
对称密码体制的特征是用于加密和解密的密钥是一样的 或相互容易推出的。 对称密码体制又分为两种，即序列（流）密码和分组密 码。在序列密码中，将明文消息按字符逐位加密；在分 组密码中，将明文消息分组（每组含有多个字符）逐组 的进行加密。 典型的算法代表是DES、IDEA、AES等。
1
对称密码算法
64bit密文 IP 1 ( R16 L16 )
15
DES解密过程
令i表示迭代次数，表示逐位模2求和，f为加密函数
R16 L16 IP( 64bit密文 ) Ri 1 Li Li Ri 1 f ( Ri 1 , ki ) i 16,15,,1 i 16,15,,1
2
分组密码的一般设计原理
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，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。
des算法标准代码
des算法标准代码一、概述DES（数据加密标准）是一种常用的对称加密算法，它使用64位的密钥对数据进行加密和解密。
本标准代码文档旨在提供DES算法的完整实现，以便读者了解其工作原理和实现细节。
二、算法描述1. 密钥生成：DES算法使用一个56位的密钥，通过一系列复杂的算法将其转换为64位的数据。
2. 加密过程：加密过程包括三个步骤：初始置换、分组和迭代。
在迭代过程中，每个分组被替换为新的分组，并使用密钥进行置换和移位操作。
3. 解密过程：解密过程与加密过程类似，但使用与加密时相反的置换和移位操作。
三、代码实现以下是一个简单的Python实现示例：```pythonfrom Crypto.Cipher import DESfrom Crypto.Util.Padding import pad, unpadfrom binascii import hexlify, unhexlifyimport random# 密钥生成函数def generate_key(bit_length=8):key = [0]*64for i in range(bit_length//8):random.shuffle(key[:8]) # 使用随机数填充8字节密钥的一部分 if i != bit_length//8-1: # 最后一位用校验位替代，所以不算进bit_length长度中random.shuffle(key[8:]) # 对剩余字节打乱顺序，以保护剩余部分的秘密性return key.tolist() # 转换为列表便于序列化处理# DES加密/解密函数def des_encrypt(data, key):des = DES.new(key, DES.MODE_ECB) # 使用ECB模式进行加密padded_data = pad(data.encode(), DES.block_size) # 对数据进行填充处理encrypted_data = des.encrypt(padded_data) # 进行加密操作return encrypted_data.hex() # 将加密结果转换为十六进制字符串方便查看def des_decrypt(encrypted_data, key):des = DES.new(key, DES.MODE_ECB) # 使用ECB模式进行解密操作decrypted_data = des.decrypt(unhexlify(encrypted_data)) # 进行解密操作，并将结果解码为原始数据return unpad(decrypted_data).decode() # 将解密结果进行去填充处理，并解码为原始字符串返回```四、使用示例以下是一个简单的使用示例：```python# 生成随机密钥，这里假设使用长度为8字节的密钥，根据实际情况进行修改即可key = generate_key()print("Generated key: {}".format(hexlify(key)))# 要加密的数据（这里使用字符串“Hello World”作为示例）data = "Hello World"print("Original data: {}".format(data))encrypted_data = des_encrypt(data, key) # 对数据进行加密操作，并输出加密结果（十六进制字符串）print("Encrypted {}".format(encrypted_data))decrypted_data = des_decrypt(encrypted_data, key) # 对加密结果进行解密操作，并输出解密结果（原始字符串）print("Decrypted {}".format(decrypted_data))```请注意，这只是一个简单的示例代码，用于演示DES算法的实现和基本用法。
des算法 密文长度
des算法密文长度摘要：1.简介：介绍des 算法和密文长度的概念2.des 算法的基本原理3.密文长度的计算方法4.影响密文长度的因素5.总结：des 算法和密文长度的关系正文：1.简介对称加密算法是一种加密技术，其中加密和解密使用相同的密钥。
DES （Data Encryption Standard）算法是对称加密算法的一种，由IBM 公司在1970 年代开发。
它是一种分组密码，即将明文分成64 位一组进行加密。
DES 算法使用56 位密钥，其中8 位用于奇偶校验。
尽管DES 算法已被更为安全的算法取代，如AES（Advanced Encryption Standard），但在某些场景下，它仍然被使用。
密文长度是指加密后的数据长度。
在DES 算法中，密文长度与明文长度不同，因为加密过程中会进行一些操作，如分组、置换、S 盒替换等。
了解密文长度的计算方法有助于更好地理解DES 算法的运作原理。
2.DES 算法的基本原理DES 算法基于Feistel 网络，一种分组的加密方法。
明文按64 位一组进行分组，然后通过16 轮的迭代进行加密。
在每轮迭代中，数据会进行以下操作：- 置换：将数据中的一个64 位块与另一个64 位块交换。
- 混淆：对数据进行混合处理，包括旋转、添加和XOR 操作。
- S 盒替换：将数据中的字节替换为S 盒中的值。
S 盒是一个预先定义好的8x8 矩阵，用于混淆和置换字节。
在16 轮迭代后，数据会被分成两半，每半32 位。
然后进行一次异或操作，结果即为密文。
3.密文长度的计算方法DES 算法的密文长度与明文长度之间的关系较为复杂。
明文长度可以是64 位的整数倍，但在某些情况下，需要使用填充方法将明文扩展到64 位。
填充方法有多种，如PKCS5Padding、NoPadding 等。
在加密过程中，明文长度与密文长度的关系为：- 当明文长度为64 位（即8 字节）的整数倍时，密文长度为64 位（即8 字节）的整数倍。
DES算法及其工作模式分析
DES算法及其工作模式分析褚慧丽中南财经政法大学信息管理与信息系统专业2009级[摘要] 现代密码学的发展经过了一个漫长而复杂的过程，在这过程中出现了一系列经典而高效的加密体制。
DES作为分组密码的典型代表，对密码学的发展做出了重要的贡献。
本文主要介绍了DES的概况，并对它的算法进行描述，找出它的设计思想和特点，分析它的安全性。
在此基础上，进一步介绍了DES的工作模式。
[关键词] 分组密码信息安全 DES 演化密码对称密码1.概况1.1DES简介DES算法是由IBM公司在20世纪70年代发展起来的，于1976年11月被美国政府采用，随后被美国国家标准局和美国国家标准协会承认，同时也成为全球范围内事实上的工业标准。
DES算法作为分组密码的代表，已成为金融界及其他各种行业广泛应用的对称密钥密码系统。
它以feistel网络结构理论为基础，采用迭代分组形式，在提高算法的运行速度，改善了密码的实用性的同时，也大大的提高了密码的安全性，对于我们研究密码学以及展望密码学的发展方向有重要意义。
1.2算法描述DES使用56位密钥对64位的数据块进行加密，并对64位的数据块进行16轮编码。
在每轮编码中，一个48位的密钥值由56位的“种子”密钥得出来。
DES算法把64位的明文输入快变成64位的密文输出块，整个算法的变换过程如图1.1所示。
图1.1 DES算法框图图中描述的是DES的加密过程。
而解密和加密过程大致相同，不同之处仅在于右边的16个子密钥的使用顺序不同，加密的子密钥的顺序为K1,K2,…,K16，而解密的子密钥的使用顺序则为K16,K15,…,K1。
IP即初始换位的功能是把输入的64位明文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。
其置换规则如表1.1所示。
表1.1 DES算法初始换位规则表即将输入的64位数据的第58位换到第1位，第50位换到第2位......依此类推。
设置换前的输入值为D1D2...D64，则经过初始换位后的结果为：L0=D58D50...D8，R0=D57D49 (7)经过初始换位后，将R0与密钥发生器产生的密钥K1进行计算，其结果记为f（R0，K1）再与L0进行异或运算得到L0⊕f（R0，K1），把R0记为L1放在左边，把L0⊕f（R0，K1）记为R1放在右边，从而完成了第一次迭代运算。
des算法s合计算规则
des算法s合计算规则（原创版）目录1.DES 算法简介2.DES 算法的加密规则3.DES 算法的解密规则4.DES 算法的优缺点正文1.DES 算法简介DES（Data Encryption Standard）算法是一种对称密钥加密标准，由美国国家标准局（NIST）于 1977 年制定。
DES 算法是一种分组密码，其密钥长度为 56 位，分组长度为 64 位。
由于其加密速度快、安全性高，DES 算法在过去被广泛应用于各种数据加密场景。
2.DES 算法的加密规则DES 算法的加密过程分为以下步骤：（1）初始化：设置初始向量（IV）和密钥（K）。
（2）分组替换：将明文分组（64 位）与密钥（56 位）进行异或操作，得到密文分组（64 位）。
（3）S 盒替换：将密文分组中的每个字节替换为特定的 S 盒中的字节，共有 16 个 S 盒，每个 S 盒包含 96 个替换规则。
（4）Mixing：对 S 盒替换后的密文分组进行 16 轮的 Mixing 操作，每轮包括 F 函数、左旋转、右旋转和异或操作。
（5）最终置换：对 Mixing 操作后的密文分组进行重新排列，得到最终的密文。
3.DES 算法的解密规则DES 算法的解密过程与加密过程相反，需要使用相同的密钥和初始向量，按照以下步骤进行：（1）逆置换：对密文进行逆排列，得到明文分组。
（2）逆 Mixing：对逆置换后的明文分组进行 16 轮的逆 Mixing 操作。
（3）S 盒逆替换：将逆 Mixing 操作后的明文分组中的每个字节替换回原来的 S 盒中的字节。
（4）分组替换：将 S 盒逆替换后的明文分组与密钥进行异或操作，得到原始明文分组。
4.DES 算法的优缺点优点：加密速度快，安全性较高，适用于各种数据加密场景。
缺点：密钥长度较短，容易受到暴力破解攻击；同时，S 盒的设计存在一定的漏洞，可能会被攻击者利用。
des的分组密码结构
des的分组密码结构【原创实用版】目录1.引言2.DES 的分组密码结构概述3.DES 算法的工作原理4.DES 算法的密钥管理5.DES 算法的优缺点分析6.总结正文【引言】数据加密标准（DES）是一种广泛应用的对称密钥加密标准，自 1977 年由美国国家标准局（NIST）发布以来，DES 已成为全球最常用的数据加密方法之一。
本文将介绍 DES 的分组密码结构，以及其算法的工作原理、密钥管理和优缺点分析。
【DES 的分组密码结构概述】DES 算法采用 64 位密钥对 64 位数据块进行加密，其中数据块分为左右两半，各 32 位。
密钥也分为两部分，分别是 K1 和 K2，它们都是 32 位。
在加密过程中，K1 和 K2 会交替使用，以增强加密强度。
【DES 算法的工作原理】DES 算法采用迭代方式进行加密。
首先，将数据块与 K1 进行异或操作，然后将结果与 K2 进行异或操作，接着再将结果与 K1 进行异或操作。
这个过程会重复 16 次，最后再将结果与 K2 进行异或操作。
经过这 16 次迭代加密后，原始数据块会被完全改变，从而达到加密的目的。
【DES 算法的密钥管理】DES 算法的密钥管理相对简单，因为密钥和数据块都是 64 位，所以密钥空间较小，仅为 2^64 种可能。
但同时，这也使得 DES 算法容易受到暴力破解的攻击。
为了增强密钥的安全性，可以使用更长的密钥，但这也会导致计算量的增加。
【DES 算法的优缺点分析】DES 算法的优点在于加密速度快、安全性较高，适用于各种数据传输和存储场景。
然而，随着计算机技术的发展，DES 算法的密钥长度变得越来越短，容易受到暴力破解的攻击。
此外，DES 算法的密钥管理相对简单，也容易受到攻击。
【总结】综上所述，DES 算法的分组密码结构具有较高的安全性和较快的加密速度，但同时也存在密钥长度较短、容易受到暴力破解和密钥管理简单的问题。
des算法 密文长度
des算法密文长度（原创实用版）目录1.DES 算法简介2.DES 算法的密文长度3.DES 算法的应用和安全性正文【DES 算法简介】DES 算法（Data Encryption Standard）是一种对称密钥加密标准，由美国国家标准局（NIST）于 1977 年公布。
它是一种分组密码算法，即明文被分成 64 位的分组，然后通过密钥进行加密。
DES 算法的密钥长度为 56 位，其中 8 位用于奇偶校验，剩余的 48 位用于加密。
【DES 算法的密文长度】DES 算法的密文长度取决于明文长度。
当明文长度小于 64 位时，密文长度等于明文长度；当明文长度大于 64 位时，密文长度为 64 位。
由于 DES 算法的分组大小为 64 位，因此无论明文长度如何，密文长度都为 64 位。
【DES 算法的应用和安全性】DES 算法在过去的几十年里，被广泛应用于各种网络安全和数据保护场景。
然而，随着计算机技术的发展，DES 算法的安全性逐渐受到威胁。
由于密钥长度较短，暴力破解的时间和成本较低，因此 DES 算法已不再推荐用于新的加密项目。
为了应对 DES 算法的安全性问题，可以采用三重 DES（3DES）或高级加密标准（AES）等更先进的加密算法。
3DES 算法通过对明文进行三次DES 加密，将密钥长度扩展到 192 位，从而提高安全性。
而 AES 算法则采用更长的密钥长度（128 位、192 位或 256 位）和不同的加密模式，提供更高的安全性和灵活性。
总之，DES 算法作为一种经典的对称密钥加密算法，在历史上具有重要地位。
然而，随着计算机技术的发展，它已不再适用于现代加密需求。