50408 (Программная реализация алгоритма шифрования DES. Режим ECB), страница 2
Описание файла
Документ из архива "Программная реализация алгоритма шифрования DES. Режим ECB", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "информатика" из 1 семестр, которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "курсовые/домашние работы", в предмете "информатика, программирование" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "50408"
Текст 2 страницы из документа "50408"
Таблица 4
Функции преобразования S1, S2, ..., S8
| Номер столбца 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | |||
| Номер строки | 0 1 2 3 | 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 | S1 |
| 0 1 2 3 | 15 1 8 14 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 | S2 | |
| 0 1 2 3 | 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 | S3 | |
| 0 1 2 3 | 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 | S4 | |
| 0 1 2 3 | 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 10 4 5 3 | S5 | |
| 0 1 2 3 | 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 | S6 | |
| 0 1 2 3 | 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 | S7 | |
| 0 1 2 3 | 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 | S8 | |
К таблице 4 требуются дополнительные пояснения. Пусть на вход функции-матрицы Sj поступает 6-битовый блок B = b1b2b3b4b5b6, тогда двухбитовое число b1b6 указывает номер строки матрицы, а b2b3b4b5 - номер столбца. Результатом Sj(Bj) будет 4-битовый элемент, расположенный на пересечении указанных строки и столбца [1].
Например, В1=011011. Тогда S1(В1) расположен на пересечении строки 1 и столбца 13. В столбце 13 строки 1 задано значение 5. Значит, S1(011011)=0101.
Применив операцию выбора к каждому из 6-битовых блоков B1, B2, ..., B8, получаем 32-битовую последовательность S1(B1)S2(B2)S3(B3)...S8(B8).
Наконец, для получения результата функции шифрования надо переставить биты этой последовательности. Для этого применяется функция перестановки P (табл.5). Во входной последовательности биты перестанавливаются так, чтобы бит 16 стал битом 1, а бит 7 - битом 2 и т.д.
Таблица 5
Функция перестановки P
| 16 | 07 | 20 | 21 |
| 29 | 12 | 28 | 17 |
| 01 | 15 | 23 | 26 |
| 05 | 18 | 31 | 10 |
| 02 | 08 | 24 | 14 |
| 32 | 27 | 03 | 09 |
| 19 | 13 | 30 | 06 |
| 22 | 11 | 04 | 25 |
Таким образом,
f(Ri-1, Ki) = P(S1(B1),...S8(B8))
Как нетрудно заметить, на каждой итерации используется новое значение ключа Ki. Новое значение ключа Кi вычисляется из начального ключа К(рис.4). Ключ К представляет собой 64-битовый блок с 8 битами контроля по четности, расположенными в позициях 8,16,24,32,40,48,56,64. Для удаления контрольных битов и подготовки ключа к работе используется функция G первоначальной подготовки ключа (таблица 6)
Рисунок 4 - Блок-схема алгоритма вычисления ключа Ki
Таблица 6
Матрица G первоначальной подготовки ключа
| 57 | 49 | 41 | 33 | 25 | 17 | 09 |
| 01 | 58 | 50 | 42 | 34 | 26 | 18 |
| 10 | 02 | 59 | 51 | 43 | 35 | 27 |
| 19 | 11 | 03 | 60 | 52 | 44 | 36 |
| 63 | 55 | 47 | 39 | 31 | 23 | 15 |
| 07 | 62 | 54 | 46 | 38 | 30 | 22 |
| 14 | 06 | 61 | 53 | 45 | 37 | 29 |
| 21 | 13 | 05 | 28 | 20 | 12 | 04 |
Результат преобразования G(K) разбивается на два 28-битовых блока C0 и D0, причем C0 будет состоять из битов 57, 49, ..., 44, 36 ключа K, а D0 будет состоять из битов 63, 55, ..., 12, 4 ключа K. После определения C0 и D0 рекурсивно определяются Ci и Di, i=1...16. Для этого применяют циклический сдвиг влево на один или два бита в зависимости от номера итерации, как показано в таблице 7.
Операции сдвига выполняются для последовательностей Ci и Di независимо. Например, последовательность C3 получается посредством циклического сдвига влево на две позиции последовательности С2, а последовательность D3 – посредством сдвига влево на две позиции последовательности D2,C16 и D16 получаются из С15 и D15 посредством сдвига влево на одну позицию [2].
Таблица 7
Таблица сдвигов для вычисления ключа
| Номер итерации | Сдвиг (бит) |
| 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 | 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1 |
Ключ Кi определяемый на каждом шаге итерации, есть результат выбора конкретных битов из 56-битовой последовательности Сi,Di и их перестановки. То есть ключ Ki=H(Ci,Di), где функция Н определяется матрицей, завершающей обработку ключа (таблица 8)
Таблица 8
Матрица H завершающей обработки ключа
14 17 11 24 01 05
03 28 15 06 21 10
23 19 12 04 26 08
16 07 27 20 13 02
41 52 31 37 47 55
30 40 51 45 33 48
44 49 39 56 34 53
46 42 50 36 29 32
Как следует из табл.8, первым битом ключа Ki будет 14-й бит последовательности Сi,Di, а вторым- 17-й бит, 47-м битом ключа Ki будет 29-й бит Сi,Di ,а 48-м битом -32-ой бит Сi,Di.
2. Основные режимы работы алгоритма DES
Алгоритм DES вполне подходит как для шифрований, так и для аутентификации данных. Он позволяет непосредственно преобразовывать 64-битовый входной открытый текст в 64-битовый выходной шифрованный текст, однако данные редко ограничиваются 64 разрядами.
Чтобы воспользоваться алгоритмом DES для решения разнообразных криптографических задач, разработаны четыре рабочих режима:
-электронная кодовая книга ЕСВ (electronic code book);
-сцепление блоков шифра СВС (cipher block chaining);
-обратная связь по шифртексту CFB (cipher feed back);
-обратная связь по выходу OFB (output feed back).
В курсовой работе мы реализовывали режим «электронная кодовая книга». Изучив теорию, можем приступить к практическому рассмотрению алгоритма. Была разработана программа, наглядно показывающая работу алгоритма DES.
3. Разработка программной реализации алгоритма
В данном разделе курсового проекта приводится описание программного продукта, реализующего алгоритм шифрования DES: показывается логика работы программы, описываются процедуры и функции.
Программа “Research DES” написана на языке программирования высокого уровня C++; при разработке использовалась среда Borland C++ Builder. Исходный текст программы приведен в приложении 1.
Программа представляет собой приложение для операционной системы Windows, которое выполняется следующим образом: пользователь выбирает файл, который содержит необходимое для шифрования сообщение. Получив имя файла, программа открывает его, производит необходимые действия над данными, и записывает полученный результат в нужный пользователю файл.
Предлагаемый программный продукт содержит следующие компоненты:
а) Основной файл mainform.cpp.
б) Алгоритм преобразования исходного сообщения.
в) Алгоритм преобразования входных данных.
Пользователю предлагается ввести ключ, который может быть представлен в двоичном, шестнадцатеричном или текстовом виде. Затем необходимо выбрать источник данных: файл или строка. При шифровании строки, пользователь вводит необходимую информацию, и нажимает кнопку «старт». Вывод зашифрованной информации осуществляется в свободное поле. При шифровании файла, пользователь указывает необходимый файл, выбирает конечный файл и нажимает кнопку «старт». Зашифрованная информация записывается в указанный пользователем конечный файл.
