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1、网络与信息安全课程设计报告网络与信息安全课程设计报告 班级： 学号：姓名：题目：加密软件设计评阅：成绩：目录摘要21 数据加密概述及DES算法由来31.1 数据加密概述31.2 DES算法由来32 DES算法原理及算法实现42.1 DES算法原理42.2 DES算法详述62.3利用C语言实现DES算法93 DES的应用误区及加密软件的实现193.1 DES的应用误区193.2 加密软件的实现19参考资料：20摘要密码学是网络安全的基础，在安全领域密码学是最主要的分支之一，众多的网络安全技术都是基于密码学的。数据加密是所有数据安全技术的核心，其在网络上的作用是防止重要的或私有化信息在网络上截获或
2、篡改。目前，数据加密技术已经被普遍应用于计算机网络信息的安全管理中。本次课程设计即使要完成一项加密软件的设计，利用DES算法，通过编写源代码，调试和运行序完成加密解密的实现，最后实现加密软件界面。本人利用C语言编写程序，主要完成的任务是搜集加密技术的相关资料，程序的编写调试，以及最后的软件实现。 关键字：数据加密，DES算法，程序设计，网络安全1 数据加密概述及DES算法由来1.1 数据加密概述 在互联网上进行文件、电子商务往来等信息传输时存在许多不安全因素，尤其是一些机密文件在网络传输时，信息安全显得尤其重要。不安全性是互联网的存在基础TCP/IP协议所固有的，因此解决这一问题的方案就是加密
3、，加密后的数据被别人获取后，在解密之前是不可读的。 加密的目的是防止机密信息泄露，同时还可以用于验证信息源的真实性，验证所接受到的数据的完整性。通常将加密前的原始数据或消息称为明文，经过加密得到的代码称为密文。数据加密的逆过程称为数据解密，即将密文转化为明文的过程。只有利用相应的密钥对密文进行解密，才能够显示明文的内容，通过这样的途径能够保护数据不被非授权的访问者非法窃取。加密技术通常分为两大类：常规密钥密码体制和公开密钥密码体制。所谓常规密钥密码体制，是指加密密钥与解密密钥相同的密码体制。这种加密系统又称为对称密钥系统。美国政府采用的DES加密标准就是一种典型的对称式加密算法。公开密钥密码体
4、制使用不同的加密密钥和解密密钥，采用非对称的加密算法，RSA算法就是其中使用最广泛的算法之一。1.2 DES算法由来美国国家标准局1973年开始研究除国防部门外的其他部门的计算机系统的数据加密标准，于1973年5月15日和1974年8月27日先后两次向公众征求加密算法的公告。加密算法要达到的目的（通常称为DES密码算法要求）主要为以下四点：（1） 提供高质量的数据保护，防止数据未经授权的泄漏和未被察觉的修改；（2） 具有相当高的复杂性，使得破译的开销超过可能获得的利益，同时又要便于理解和掌握；（3） DES密码体制的安全性应该不依赖于算法的保密，其安全性仅以加密密钥的保密为基础；（4） 实现经
5、济，运行有效，并且适用于多种不同的应用。1977年1月，美国政府正式许可以IBM公司设计的方案作为非机密数据的数据加密标准（Data Encryption Standard,DES）。DES算法已经应用于许多需要安全加密的场合，UNIX的密码保护算法就是以DES算法为基础的。2 DES算法原理及算法实现2.1 DES算法原理DES是一个分组加密算法（如图2-1）。 明文按64位进行分组,密匙长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位的密钥按位替代或交换的方法形成密文组的加密方法。图2-
6、1 对称密码体制分组密码加密示意图DES算法是这样工作的：如Mode为加密，则用Key 去把数据Data进行加密， 生成Data的密码形式（64位）作为DES的输出结果；如Mode为解密，则用Key去把密码形式的数据Data解密，还原为Data的明码形式（64位）作为DES的输出结果。在通信网络的两端，双方约定一致的Key，在通信的源点用Key对核心数据进行DES加密，然后以密码形式在公共通信网（如电话网）中传输到通信网络的终点，数据到达目的地后，用同样的Key对密码数据进行解密，便再现了明码形式的核心数据。这样，便保证了核心数据（如PIN、MAC等）在公共通信网中传输的安全性和可靠性。简单地
7、说，算法只不过是加密的两个基本技术混乱和扩散的组合。DES基本组建分组是这些技术的一个组合（先替代后置换）。它基于密钥作用于明文，这就是众所周知的轮。DES有16轮，这意味着在明文分组上16次实施相同的组合技术，如图2-2所示。在图2-2中，DES对64bit的明文分组进行操作。通过一个初始置换，将明文分为左半部分和右半部分，各为32bit长。然后进行16轮完全相同的迭代，在迭代过程中数据与密钥结合。经过16轮后，左、右部分合在一起经过一个逆置换，该算法就完成了。DES加密算法特点：分组比较短、密钥太短、密码生命周期短、运算速度较慢。图2-2 DES算法示意图2.2 DES算法详述 DES算法
8、把64位的明文输入块变为64位的密文输出块，它所使用的密钥也是64位,其功能是把输入的64位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：58,50,12,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,62,54,46,38,30,22,14,6,64,56,48,40,32,24,16,8,57,49,41,33,25,17, 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，.，
9、依此类推，最后一位是原来的第7位。L0、R0则是换位输出后的两部分，L0是输出的左32位，R0 是右32位，例：设置换前的输入值为D1D2D3.D64，则经过初始置换后的结果为：L0=D550.D8；R0=D57D49.D7。经过26次迭代运算后。得到L16、R16，将此作为输入，进行逆置换，即得到密文输出。逆置换正好是初始置的逆运算，例如，第1位经过初始置换后，处于第40位，而通过逆置换，又将第40位换回到第1位，其逆置换规则如下表所示：40,8,48,16,56,24,64,32,39,7,47,15,55,23,63,31,38,6,46,14,54,22,62,30,37,5,45,1
10、3,53,21,61,29,36,4,44,12,52,20,60,28,35,3,43,11,51,19,59,27,34,2,42,10,50,18,58 26,33,1,41, 9,49,17,57,25,放大换位表32, 1, 2, 3, 4, 5, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 8, 9, 10,11,12,13,12,13,14,15,16,17,16,17,18,19,20,21,20,21,22,23,24,25,24,25,26,27,28,29,28,29,30,31,32, 1,单纯换位表16,7,20,21,29,12,28,17, 1,15,23,26, 5,1
11、8,31,10,2,8,24,14,32,27, 3, 9,19,13,30, 6,22,11, 4,25,在f(Ri,Ki)算法描述图中，S1,S2.S8为选择函数，其功能是把6bit数据变为4bit数据。下面给出选择函数Si(i=1,2.8)的功能表：选择函数SiS1:14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7,0,15,7,4,14,2,13,1,10,6,12,11,9,5,3,8,4,1,14,8,13,6,2,11,15,12,9,7,3,10,5,0,15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13,S2:15,1,8,1
12、4,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10,3,13,4,7,15,2,8,14,12,0,1,10,6,9,11,5,0,14,7,11,10,4,13,1,5,8,12,6,9,3,2,15,13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9,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,S
13、4:7,13,14,3,0,6,9,10,1,2,8,5,11,12,4,15,13,8,11,5,6,15,0,3,4,7,2,12,1,10,14,9,10,6,9,0,12,11,7,13,15,1,3,14,5,2,8,4,3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14,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,
14、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,在此以S1为例说明其功能，我们可以看到：在S1中，共有4行数据，命名为0，1、2、3行；每行有16列，命名为0、1、2、3，.
