S—DES算法实现的实验报告.doc

周胜安(200620109286) 计算机科学与工程研一(2)班
S-DES加密算法的JAVA实现
一、实验要求
(1)简述S-DES的加密算法的主要思想
(2)实现的主要步骤,及各个步骤的主要思想及示意图
(3)给出程序的分析,运行结果和程序的效率分析
(4)通过编程实现S-DES加密算法,了解DES加密的原理,也加深对现代对称密码的理解。
二、算法思想
•加密算法的数学表示:
密文=IP-1fk2(SW(fk1(IP(明文)))))
其中K1=P8(移位(P10(密钥K)))
K2=P8(移位(移位(P10(密钥K))))
•解密算法的数学表示:
明文=IP-1(fk1(SW(fk2(IP(密文)))))
S-DES 加密方法示意图:
S-DES算法涉及加密、密钥产生、解密三个部分。流程图(每个函数的算法见源
代码)
三、算法流程框图、各模块说明
实验是用JAVA实现的
(1)密钥的产生
密钥产生的示意图:
密钥的产生算法涉及五个函数定义
初始置换P10 其中P10的定义为:
P10(k1,k2,…,k10)=(k3,k5,k2,k7,k4,k10,k1,k9,k8,k6)
(2)LS-1操作:对密钥的左右两组循环左移一位(密钥分成5位一组,共2组)
(3)P8置换产生Key1。其中P8的定义为:
P8(k1,k2,…,k10)=(k6,k3,k7,k4,k8,k5,k10,k9)
(4)LS-2操作: :对密钥的左右两组循环左移两位.
(5) P8置换产生Key2
(2) S-DES 的加密过程
示意图:
加密算法涉及五个函数:
(1)初始置换IP(initial permutation)。其中P8的定义为:
IP(k1,k2,…,k8)=(k2,k6,k3,k1,k4,k8,k5,k7)
(2)复合函数fk,它是由密钥K确定的,具
有置换和代替的运算。
函数fk,是加密方案中的最重要部分,它可表示为:
fk(L,R)=(LÅF(R,SK),R)
其中L,R为8位输入, 左右各为4位, F为从4位集到4位集的一个映射, 并不要求是1-1的。SK为子密钥。
对映射F来说:
首先输入是一个4-位数(n1,n2,n3,n4),第一步运算是扩张/置换(E/P)运算:
E/P
4 1 2 3 2 3 4 1
事实上,它的直观表现形式为:
n4 n1 n2 n3
n2 n3 n4 n1
8-bit子密钥:K1=(k11,k12,k13,k14,k15,k16,k17,k18),然后与E/P的结果作异或运算得:
n4+k11 n1+k12 n2+k13 n3+k14
n2+k15 n3+k16 n4+k17 n1+k18
把它们重记为8位:
P0,0 P0,1 P0,2 P0,3
P1,0 P1,1 P1,2 P1,3
上述第一行输入进S-盒S0,产生2-位的输出;第二行的4位输入进S盒S1,产生2-位的输出。
两个S盒按如下定义:
S盒按下述规则运算:
将第1和第4的输入比特做为2- bit数,指示为S盒的一个行;将第2和第3的输入比特做为S盒的一个列。如此确定为S盒矩阵的(i,j)数。
例如:(P0,0, P0,3)=(00),并且(P0,1,P0,2)=(1 0)
确定了S0中的第0行2列(0,2)的系数为3,记为(1 1)输出。
由S0, S1输出4-bit经置换
P4
2 4 3 1
它的输出就是F函数的输出。
(3)转换函数SW:将输入的左4位与右4位交换
(4)初始置换IP的逆置换IP-1其中P8的定义为:
P8(k1,k2,…,k8)=(k4,k1,k3,k5,k7,k2,k8,k6)
四、程序使用说明
(1)安装JDK
从http://Java./下载jdk-1_5_0_04-windows-i586-
安装到指定路径,我选择D:\
配置环境变量:
Java_HOME: D:\
PATH: D:\\bin;
CLASSPATH: .;D:\\lib\;
D:\\jre\lib\
(2)将附件的

复制到硬盘中如D:
(其中””为原代码;“”为JAVA执行文件)
(3)运行程序
进入命令行方式(如D:\)
输入 JAVA SimpleDes(如:D:\> JAVA SimpleDes)
五、程序运行结果及分析
程序运行如图所示:
程序运行过程: