des算法实验报告

### DES算法实验报告知识点 #### 实验目的 本次实验旨在通过编写DES算法代码，深入了解分组密码算法的设计理念及其工作模式。DES（Data Encryption Standard，数据加密标准）是一种广泛使用的对称加密算法，由IBM公司研发，并于1977年由美国国家标准局公布为非机密部门的数据加密标准。 #### 实验仪器 - **硬件需求**：配备Windows操作系统的个人计算机。 - **软件需求**：安装有VC6.0或更高版本的编译器。 #### 实验原理 ##### 加密与解密过程 在密码学体系中，主要参与者包括发信方、收信方以及攻击者。其核心要素涉及明文、密文、密钥、加密算法和解密算法。具体加密和解密过程如图10-1所示。 - **对称加密**：如图10-2所示，发信方使用密钥对明文进行加密，生成密文发送给收信方。收信方再使用相同的密钥对密文进行解密，恢复出原始的明文。 ##### DES算法介绍 - **背景与特点**：DES是由IBM开发的加密算法，被广泛应用于保密通信领域。其采用分组加密机制，每个数据块的长度为64位，密钥长度同样为64位，但由于含有8位奇偶校验位，实际上的有效密钥长度为56位。 - **加密流程**： - **初始置换IP**：将明文通过一个固定的初始置换操作进行重排，得到初始状态\(P_0 = IP(P) = L_0R_0\)，其中\(L_0\)和\(R_0\)分别为前32位和后32位。 - **迭代过程**：进行16轮迭代，每一轮都包括了一个特定的函数\(f\)，该函数负责比特的模2加运算。 - **最终置换**：对第16轮迭代后的比特串\(R_{16}L_{16}\)执行逆置换\(IP^{-1}\)，得到最终的密文\(C = IP^{-1}(R_{16}L_{16})\)。 - **解密流程**：解密过程与加密过程相同，只是使用密钥的顺序相反，即先使用\(K_{16}\)，然后依次使用\(K_{15}, K_{14}, \ldots, K_1\)。 ##### DES算法整体结构 DES算法的整体结构如图10-3所示，清晰地展示了从明文到密文的转换过程，包括初始置换、16轮迭代处理以及最终的逆置换等关键步骤。 #### DES算法源代码 本部分未给出具体的代码实现，但可以通过参考附件中的CPP源程序来获取。 #### 实验内容及步骤 - **实验内容**：自行编写DES算法，并以112位全0密钥加密数据`ffffffffffffffff`，得到的加密结果为`355550b2150e2451`。 - **实验步骤**：根据实验目的和原理，使用VC++编译器编写DES算法，并进行相应的加密操作。 - **结果验证**：如图10-4所示，展示实验过程中使用的程序界面。 #### 实验报告要求 - **程序实现**：撰写实验报告时需包含DES算法的程序实现框图、使用说明和源程序清单。 - **实例测试**：利用自编写的DES算法程序，以自己的身份证前16位数字作为明文，使用密钥`12345678`进行加密和解密操作，验证算法的有效性。 通过本次实验，不仅加深了对DES算法原理的理解，还提高了实践操作能力和编程技巧，为进一步研究更复杂的加密算法奠定了基础。