基于DES算法的数据文件加密解密的java编程实现.doc

基于DES算法的数据文件加密/解密的java编程实现
1 课题背景和意义
据记载,公元前400年,古希腊人发明了置换密码。1881年世界上的第一个电话保密专利出现。在第二次世界大战期间,德国军方启用“恩尼格玛”密码机,密码学在战争中起着非常重要的作用。
随着信息化和数字化社会的发展,人们对信息安全和保密的重要性认识不断提高,于是在1997年,美国国家标准局公布实施了“美国数据加密标准(DES)”,民间力量开始全面介入密码学的研究和应用中,采用的加密算法有DES、RSA、SHA等。随着对加密强度需求的不断提高,近期又出现了AES、ECC等。、SCB2、SCH等加密算法。

使用密码学可以达到以下目的:
:防止用户的标识或数据被读取。
:防止数据被更改。
:确保数据发自特定的一方。
随着计算机和通信网络的广泛应用,信息的安全性已经受到人们的普遍重视。信息安全已不仅仅局限于政治,军事以及外交领域,而且现在也与人们的日常生活息息相关。现在,密码学理论和技术已得到了迅速的发展,它是信息科学和技术中的一个重要研究领域。在近代密码学上值得一提的大事有两件:一是1977年美国国家标准局正式公布实施了美国的数据加密标准(DES),公开它的加密算法,并批准用于非机密单位及商业上的保密通信。密码学的神秘面纱从此被揭开。二是Diffie和Hellman联合写的一篇文章“密码学的新方向”,提出了适应网络上保密通信的公钥密码思想,拉开了公钥密码研究的序幕。
DES(Data Encryption Standard)是IBM公司于上世纪1977年提出的一种数据加密算法。在过去近三十年的应用中,还无法将这种加密算法完全、彻底地破解掉。而且这种算法的加解密过程非常快,至今仍被广泛应用,被公认为安全的。虽然近年来由于硬件技术的飞速发展,破解DES已经不是一件难事,但学者们似乎不甘心让这样一个优秀的加密算法从此废弃不用,于是在DES的基础上有开发了双重DES(DoubleDES,DDES)和三重DES(Triple DES,TDES)。
在国内,随着三金工程尤其是金卡工程的启动,DES 算法在POS、ATM、磁卡及智能卡(IC 卡)、加油站、高速公路收费站等领域被广泛应用,以此来实现关键数据的保密,如信用卡持卡人的PIN 码加密传输,IC 卡与POS 间的双向认证、金融交易数据包的MAC 校验等,均用到DES 算法。DES加密体制是ISO颁布的数据加密标准。
因此研究DES还是有非常重要的意义。
课题目标和意义
题目:利用DES的加密算法实现针对二进制数据(文件)的加/解密软件工具。采用java语言,软件版本:, JCreator Pro 汉化版,平台:Windows XP
意义:了解DES加密算法及原理,掌握其基本应用,利用java编程实现。
2 DES算法原理
DES算法由加密、子密钥和解密的生成三部分组成。现将DES算法介绍如下。

DES算法处理的数据对象是一组64比特的明文串。设该明文串为m=m1m2…m64 (mi=0或1)。明文串经过64比特的密钥K来加密,最后生成长度为64比特的密文E。其加密过程图示如下:
图2-1:DES算法加密过程
对DES算法加密过程图示的说明如下:
待加密的64比特明文串m,经过IP置换(初始置换)后,得到的比特串的下标列表如下:
表2-1:得到的比特串的下标列表
IP
58
50
42
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
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该比特串被分为32位的L0和32位的R0两部分。R0子密钥K1(子密钥的生成将在后面讲)经过变换f(R0,K1)(f变换将在下面讲)输出32位的比特串f1,f1与L0做不进位的二进制加法运算。运算规则为:

f1与L0做不进位的二进制加法运算后的结果赋给R1,R0则原封不动的赋给L1。L1与R0又做与以上完全相同的运算,生成L2,R2……一共经过16次运算。最后生成R16和L16。其中R16为L15与f(R15,K16)做不进位二进制加法运算的结果,L16是R15的直接赋值。
R16与L16合并成64位的比特串。值得注意的是R1