实验二对称密码算法网络与信安全实验报告.docVIP

实验二 对称密码算法 同组实验者 实验日期 成绩 练习一 DES算法 实验目的 1理解对称加密算法的过程和原理，2理解DES算法的原理与过程 实验人数 每组2人 系统环境 Windows 网络环境 交换网络结构 实验工具 密码工具 实验类型 验证型 一、实验原理 对于任意长度的明文，DES首先对其进行分组，使得每一组的长度为64位，然后分别对每个64位的明文分组进行加密。 对于每个64位长度的明文分组的加密过程如下： （1）初始置换：输入分组按照初始置换表重排次序，进行初始置换。 （2）16轮循环：DES对经过初始置换的64位明文进行16轮类似的子加密过程。每一轮的子加密过程要经过DES的f函数，其过程如下： 将64位明文在中间分开，划分为2部分，每部分32位，左半部分记为L，右半部分记为R，以下的操作都是对右半部分数据进行的。 扩展置换：扩展置换将32位的输入数据根据扩展置换表扩展成为48位的输出数据。 异或运算：将48位的明文数据与48位的子密钥进行异或运算。 S盒置换：S盒置换是非线性的，48位输入数据根据S盒置换表置换成为32位输出数据。 直接置换：S盒置换后的32位输出数据根据直接置换表进行直接置换。 经过直接置换的32位输出数据与本轮的L部分进行异或操作，结果作为下一轮子加密过程的R部分。本轮的R部分直接作为下一轮子加密过程的L部分。然后进入下一轮子加密过程，直到16轮全部完成。 （3）终结置换：按照终结置换表进行终结置换，64位输出就是密文。 在每一轮的子加密过程中，48位的明文数据要与48位的子密钥进行异或运算，子密钥的产生过程如下： 循环左移：根据循环左移表对C和D进行循环左移。循环左移后的C和D部分作为下一轮子密钥的输入数据，直到16轮全部完成。 将C和D部分合并成为56位的数据。 压缩型换位2：56位的输入数据根据压缩型换位2表输出48位的子密钥，这48位的子密钥将与48位的明文数据进行异或操作。 二、实验步骤 本练习主机A、B为一组，C、D为一组，E、F为一组。首先使用“快照X”恢复Windows系统环境。 1. DES加密解密 （1）本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“DES加密算法”｜“加密/解密”页签，在明文输入区输入明文：______________________________________________________。 （2）在密钥窗口输入8（64位）个字符的密钥k，密钥k=__________________。单击“加密”按钮，将密文导出到DES文件夹（D:\Work\Encryption\DES\）中，通告同组主机获取密文，并将密钥k告诉同组主机。 （3）单击“导入”按钮，从同组主机的的DES共享文件夹中将密文导入，然后在密钥窗口输入被同组主机通告的密钥k，点击“解密”按钮进行DES解密。 （4）将破解后的明文与同组主机记录的明文比较。 2. DES算法 进入“密码工具”｜“加密解密”｜“DES加密算法”｜“演示”页签。输入64位明文与密钥，执行加密操作，查看各演示模块。在DES加密算法中，S盒代替是最重要的部分，与其它代替比较起来，它提供了更好的安全性。因此，掌握S盒代替是掌握DES算法的关键。由于加密软件与加密硬件本身的特点有很大的差异，所以在实现DES加密算法时，加密软件与加密硬件采用的不同的策略。加密硬件一般采取标准的DES加密算法实现，高加密效率是加密硬件的主要特点。加密软件为了提高加密的效率，要遵守以下原则： 展开加密循环与函数； 避免内部循环中使用条件转移指令； 变量长度与CPU内部寄存器长度相同； 限制变量数量； 避免使用耗时的指令。 所以，加密软件在实现DES算法时，一般都对算法加以修改，以提高加密效率。在密码工具的DES算法软件实现中，使用了一种修改的DES算法，它的S盒代替的输入为64位，而不是48位，这样可以在32位计算机上很好的执行。 S盒代替的置换表如图所示。 S0 00000000 00000000 00000000 000000x00000