基于c语言的DES算法实验报告分析
xx工程大学
实验报告
(2015-2016学年第一学期) )。
报告主题： DES加密算法
课程名称：密码学b
任何班级的教师：
专业领域：
学号：
姓：
二一六年一月十八日
一.课程概述
目的：培养学习者的编程能力，了解算法原理。
要求：给出DES算法的软件实现，并测试DES的加密速度。
二.设计构想
用c语言进行了编程，简化了输入输出语句。 预处理时放了iostream包。 使用了std名称空间。
加密时程序输入的明文用8个ascii码生成16个16进制的密文。
脱密时程序输入的密文为16进制16个，生成8个ascii码的明文。
用于加密的密钥全部由16个十六进制数字组成。
其中的十六进制数全部使用大写字母。
程序中大量使用的布尔数组，一个bool型变量只占用1位存储空间，比int型、char型变量小得多。 这样可以降低程序空间的复杂性。
三.采取的方案
该程序对由8个ascii码组成的明文数据包进行加密，生成由16进制16个组成的密文。 或者对十六进制16个构成的密文进行解码，生成由8个ascii码构成的明文。 使用的密钥由16个十六进制数构成。
本实验按照输入数据和初始置换、16圈迭代、子密钥生成、逆初始置换和输出数据4个步骤实现了加密算法的设计。
1、输入数据及初始置换
本程序首先提示用户输入加密的解扰码。 加密输入1、解扰输入0、将该识别码存储在整形变量o中。 根据o的值，提示用户输入8个字符(加密)或16个十六进制字符)。 输入的明文或密文被转换为二进制并存储在布尔数组m[65]中。
初始置换通过函数IP进行，将函数输入到原始明文m中，函数将输出结果保存在布尔型数组mip[65]中。 函数思想是查找表，包括整形变量阵列ip[64]，并保存初始变换表IP。 将mip的第I个位分配给m的第ip[i]个位。
2、生成子密钥
输入16个十六进制密钥后，将密钥保存在16位字符数组c中，并使用ToEr函数将其转换为二进制。 ToEr函数作为字符数组输入，switch语句逐一检查字符数组中的每个位，并将相应的4位二进制文件存在于64位布尔数组k中。
64位密钥去除每字节的最高有效位，得到56位密钥输入，利用Zhihuan_1函数对置换选择1变换得到的和各28位进行置换选择1。 Zhihuan_1函数的输入为二进制密钥阵列k[64]，输出为C0和D0，将C0、D0分别存储在28位的布尔阵列c、d中。 函数通过查找表方式生成C0和D0。
根据迭代的轮数决定C和d位移循环的位数，主程序采用16位的整形排列在每个循环中存储左移的位数。 循环左移通过XunHuan函数实现，函数的输入是循环位数和长度为28的布尔数组(c或d )，函数一次只能更改一个布尔数组的值。 为了降低编程复杂度，程序采用串行方式，分两次进行C、d移位。
每当c和d的移位完成时，进行置换选择2。 置换2用zhihuan_2函数进行。 思想与Zhihuan_1函数相似。 zhihuan_2函数作为移位后的c、d被输入，zhihuan_2函数将循环密钥存储于16*48的二维布尔数组kk[17][49]。 kk[i][48]表示第I周的圈键。 原理图如图1所示。
需要更换私密(o=0时)圈密钥。 在这种情况下，可以将kk[0][49]用作中间变量，无需定义新变量，从而减少了开销。
图1圈密钥生成算法
3、反复旋转16圈
DES的每周迭代采用Feistel模型，需要将初始置换后的明文mip序列分为l和r，将r的内容放入等长的布尔序列t中，最后将l的值代入t。 然后进入f函数，f函数的原理如图2所示。
图2 F函数原理图
程序中的f函数输入有初期置换结果的右半部分的r、循环密钥kk、反复次数I。 输出保存在r中。 用查找表的方法对之前输入的r进行e展开，并将结果保存到48位的布尔数组a中。 然后，将a和圈密钥k按每个比特模式相加。 结果保存在a中。
接下来把a分成8个组，分别放入8个s箱。 for控制循环8次，每次操作选择6位二进制码的前1位和最后1位变换为10进制，控制s盒的行数，再将6位二进制码的中间4位变换为10进制，控制s盒的列数。 至于进入第几个s盒，迭代次数I已经确定。 获取s盒的十进制数后，将其转换为二进制数，存储在32位的布尔数组t中，利用查表法完成p