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1、 附页 班级： 信息062 学号：200612030223姓名： 孙丹龙 实验组别： 实验日期： 报告日期： 成绩： 报告内容：（目的和要求、原理、步骤、数据、计算、小结等）实验名称：IDEA密码算法实验一、实验目的（1）通过实验熟练掌握IDEA密码算法，学会IDEA算法程序设计。（2）提高C+程序设计能力。二、实验要求（1）熟练掌握IDEA密码算法。（2）学会IDEA算法程序设计，提高C+程序设计能力。（3）独立完成实验，并按时完成实验报告。三、实验原理（流程图）：64比特的数据块分成4个子块，和，每一个子块16比特，作为第1轮的输入，全部共8轮迭代。运算步骤如下：(1) 和第1个子密钥块作
2、乘法运算。(2) 和第2个子密钥块作加法运算。(3) 和第3个子密钥块作加法运算。(4) 和第4个子密钥块作乘法运算。(5) (1)和(3)结果作异或运算。(6) (2)和(4)结果作异或运算。(7) (5)的结果与第5个子密钥块作乘法运算。(8) (6)和(7)结果作加法运算。(9) (8)的结果与第6个子密钥块作乘法运算。(10) (7)和(9) 结果作加法运算。(11) (1)和(9)结果作异或运算。(12) (3)和(9) 结果作异或运算。(13) (2)和(10) 结果作异或运算。(14) (4)和(10) 结果作异或运算。结果的输出为(11)，(13)，(12)，(14)。除最后一
3、轮（第8轮）外，第2和第3块交换。第8轮结束后，最后输出的变换有：(1) 和第1个子密钥块作乘法运算。(2) 和第2个子密钥块作加法运算。(3) 和第3个子密钥块作加法运算。(4) 和第4个子密钥块作乘法运算。子密钥块每轮6个，最后输出变换4个，共52个。首先将128比特的密钥分成8个子密钥，每个子密钥16比特。这8个子密钥正好是第1轮的6个及第2轮的前两个。再将密钥左旋25比特，再将它分成8个子密钥。前4个是第2轮的子密钥，后4个是第3轮的子密钥。将密钥再左旋25比特，产生后8个子密钥。依此类推，直到算法结束。rK1K2K3K4K5K610-1516-3132-4748-6364-7980-
4、95296-111112-12725-4041-5657-7273-88389-104105-120121-89-2450-6566-81482-9798-113114-12-1718-3334-49575-9091-106107-122123-1011-2627-42643-5859-74100-115116-34-1920-35736-5152-6768-8384-99125-1213-28829-4445-6061-7677-9293-108109-124922-3738-5354-6970-85-表1 IDEA的密钥扩展过程设密钥分成8段，依次为再将向左旋移位25比特分8段，前4段是第
5、2轮的子密钥，；后4段依次是，。继续以上步骤，直到52个子密钥生成完毕。解密过程和加密完全一样，只不过解密用的子密钥不同。解密密钥和加密密钥有一个对应关系。这里表示乘法的逆，即1表示加法运算的逆，即0下面讨论解密的运算地正确性。用表达步骤(1) (4)，表达 (5) (14) 步骤，包括第2、第3两部分的交换。（在图中，第8轮结束后不交换，但是为了完整性，在第8轮做了交换，所以第9轮的输入要给他们再换回来）明文设为，密文为加密运算的第9轮有：， ，作为解密运算的输入，解密运算的第1轮有：可见解密第1轮的输出恰好是加密第8轮的输出。（？为什么是这样？因为在图中第8轮结束后，多交换了一次？本来应是
6、，）再看加密算法的主要构成模块，如图所示：表示的左边的输出，表示的右边的输出。则有：(,) (,)(,) (,)(,)(,) (,)(,)(,)(,)所以(,)(,)同样可证：，这就证明了解密运算的第1轮的输出，正好是加密运算第8轮的的输入，不过第2块和第3块交换。依此类推，可证：，所以最后一轮的输出为：故输出的明文为四、实验数据（源代码）：/IDEA密码算法#include #include #include using namespace std;const unsigned int N=256;/mod(pow(2,8)=256const unsigned int MUL=65537;/
7、16比特的整数做mod(pow(2,16)+1)=65537的乘法运算图1 总体流程图图2 加密算法const unsigned int ADD=65536;/16比特的整数做mod(pow(2,16)=65536的加法运算string key_change(unsigned int n,int k)/十进制数倒序变换为k位二进制string result;for(int i=0;ik;i+)if(i!=0)&!(i%4)result+=,;if(n%2)result+=1;elseresult+=0;n/=2;return result;string change(unsigned int
8、n,int k)/十进制数顺序变换为k位二进制string result;for(int i=0;ik;i+)if(i!=0)&!(i%4)result=,+result;if(n%2)result=1+result;elseresult=0+result;n/=2;return result;void set_key(unsigned int key,unsigned int z96)/生成密钥模块int i,j,k,flag=0,t=0;unsigned int sum,temp9616;for(i=0;i9;i+)for(j=0;j6;j+)for(k=0;k16;k+)tempijk=
9、key(flag+t+)%128;if(!(i=j=0)&(6*i+j)%8)=7)flag+=25;for(i=0;i9;i+)for(j=0;j6;j+)sum=0;for(k=0;k16;k+)if(tempijk)sum+=pow(2,k);zij=sum;void set_m(unsigned int write,unsigned int x)/生成明文模块 int i,j;unsigned int sum;for(i=0;i64;i+=16)sum=0;for(j=0;j16;j+)if(writei+j)sum+=pow(2,j);xi/16=sum;void string_bb
10、(string str,unsigned int result)/字符序列转换为二进制int i,j;unsigned int temp;for(i=0;istr.length();i+)temp=stri;for(j=0;j8;j+)if(temp%2)result8*i+j=1;elseresult8*i+j=0;temp=temp/2;void encrypt(unsigned int x,unsigned int z96)int t,j;unsigned int result20;for(t=0;t8;t+)result0=(x0*zt0)%MUL;/X1和第1个子密钥块作乘法运算re
11、sult1=(x1+zt1)%ADD;/X2和第2个子密钥块作加法运算result2=(x2+zt2)%ADD;/X3和第3个子密钥块作加法运算result3=(x3*zt3)%MUL;/X4和第4个子密钥块作乘法运算result4=result0result2;/(1)和(3)结果作异或运算result5=result1result3;/(2)和(4)结果作异或运算result6=(result4*zt4)%MUL;/(5)的结果与第5个子密钥块作乘法运算result7=(result5+result6)%ADD;/(6)和(7)结果作加法运算result8=(result7*zt5)%MU
12、L;/(8)的结果与第6个子密钥块作乘法运算result9=(result6+result8)%ADD;/(7)和(9) 结果作加法运算result10=result0result8;/(1)和(9)结果作异或运算result11=result2result8;/(3)和(9) 结果作异或运算result12=result1result9;/(2)和(10) 结果作异或运算 result13=result3result9;/(4)和(10) 结果作异或运算coutn 第t+1趟 endlendl;/(4)和(10) 结果作异或运算for(j=0;j14;j+)couttStepj+1t ttchange(resultj,16)endl;coutnresult10=result10 change(result10,16)t;coutresult12=result12 change(result12,16)endl;coutresult11
