using system

using system.security.cryptography

using system.io

using system.text

public class encryptstringdes {

public static void main(string)

return

}

// 使用utf8函数加密输入参数

utf8encoding utf8encoding = new utf8encoding()

byte.tochararray())

// 方式一：调用默认的des实现方法des_csp.

des des = des.create()

// 方式二：直接使用des_csp()实现des的实体

//des_csp des = new des_csp()

// 初始化des加密的密钥和一个随机的、8比特的初始化向量(iv)

byte iv = {0x12, 0x34, 0x56, 0x78, 0x90, 0xab, 0xcd, 0xef}

des.key = key

des.iv = iv

// 建立加密流

symmetricstreamencryptor sse = des.createencryptor()

// 使用cryptomemorystream方法获取加密过程的输出

cryptomemorystream cms = new cryptomemorystream()

// 将symmetricstreamencryptor流中的加密数据输出到cryptomemorystream中

sse.setsink(cms)

// 加密完毕，将结果输出到控制台

sse.write(inputbytearray)

sse.closestream()

// 获取加密数据

byte)

}

console.writeline()

//上面演示了如何进行加密，下面演示如何进行解密

symmetricstreamdecryptor ssd = des.createdecryptor()

cms = new cryptomemorystream()

ssd.setsink(cms)

ssd.write(encrypteddata)

ssd.closestream()

byte decryptedchararray = utf8encoding.getchars(decrypteddata)

console.writeline("解密后数据：")

console.write(decryptedchararray)

console.writeline()

}

}

编译：

d:\csharp>csc des_demo.cs

microsoft (r) c# compiler version 7.00.8905

copyright (c) microsoft corp 2000. all rights reserved.

运行实例：

d:\csharp>des_demo.exe 使用c#编写des加密程序的framework

加密结果：

3d 22 64 c6 57 d1 c4 c3 cf 77 ce 2f d0 e1 78 2a 4d ed 7a a8 83 f9 0e 14 e1 ba 38

7b 06 41 8d b5 e9 3f 00 0d c3 28 d1 f9 6d 17 4b 6e a7 41 68 40

完成一个DES 算法的 详细设计 ,内容包括：

DES（Data Encryption Standard）是一种用于电子数据加密的对称密钥块加密算法 .它以64位为分组长度，64位一组的明文作为算法的输入，通过一系列复杂的操作，输出同样64位长度的密文。DES 同样采用64位密钥，但由于每8位中的最后1位用于奇偶校验，实际有效密钥长度为56位。密钥可以是任意的56位的数，且可随时改变。

DES 使用加密密钥定义变换过程，因此算法认为只有持有加密所用的密钥的用户才能解密密文。DES的两个重要的安全特性是混淆和扩散。其中 混淆 是指通过密码算法使明文和密文以及密钥的关系非常复杂，无法从数学上描述或者统计。 扩散 是指明文和密钥中的每一位信息的变动，都会影响到密文中许多位信息的变动，从而隐藏统计上的特性，增加密码的安全。

DES算法的基本过程是换位和置换。如图，有16个相同的处理阶段，称为轮。还有一个初始和最终的排列，称为 IP 和 FP，它们是反向的 (IP 取消 FP 的作用，反之亦然)。

在主轮之前，块被分成两个32位的一半和交替处理；这种纵横交错的方案被称为Feistel 方法。Feistel 结构确保了解密和加密是非常相似的过程——唯一的区别是在解密时子键的应用顺序是相反的。其余的算法是相同的。这大大简化了实现，特别是在硬件中，因为不需要单独的加密和解密算法。

符号表示异或（XOR）操作。Feistel 函数将半块和一些键合在一起。然后，将Feistel 函数的输出与块的另一半组合在一起，在下一轮之前交换这一半。在最后一轮之后，两队交换了位置；这是 Feistel 结构的一个特性，使加密和解密过程类似。

IP 置换表指定64位块上的输入排列。其含义如下：输出的第一个比特来自输入的第58位第二个位来自第50位，以此类推，最后一个位来自第7位输入。

最后的排列是初始排列的倒数。

展开函数被解释为初始排列和最终排列。注意，输入的一些位在输出时是重复的输入的第5位在输出的第6位和第8位中都是重复的。因此，32位半块被扩展到48位。

P排列打乱了32位半块的位元。

表的“左”和“右”部分显示了来自输入键的哪些位构成了键调度状态的左和右部分。输入的64位中只有56位被选中；剩下的8（8、16、24、32、40、48、56、64）被指定作为奇偶校验位使用。

这个排列从56位键调度状态为每轮选择48位的子键。

这个表列出了DES中使用的8个S-box，每个S-box用4位的输出替换6位的输入。给定一个6位输入，通过使用外部的两个位选择行，以及使用内部的四个位选择列，就可以找到4位输出。例如，一个输入“011011”有外部位“01”和内部位“1101”。第一行为“00”，第一列为“0000”，S-box S5对应的输出为“1001”(=9)，即第二行第14列的值。

DES算法的基本流程图如下：

DES算法是典型的对称加密算法，在输入64比特明文数据后，通过输入64比特密钥和算法的一系列加密步骤后，可以得到同样为64比特的密文数据。反之，我们通过已知的密钥，可以将密文数据转换回明文。 我们将算法分为了三大块：IP置换、16次T迭代和IP逆置换 ，加密和解密过程分别如下：

实验的设计模式是自顶向下的结构，用C语言去分别是先各个函数的功能，最后通过主函数将所有函数进行整合，让算法更加清晰客观。

通过IP置换表，根据表中所示下标，找到相应位置进行置换。

对于16次迭代，我们先将传入的经过 IP 混淆过的64位明文的左右两部分，分别为32位的和32位的 。之后我们将和进行交换，得到作为IP逆置换的输入：

，

子密钥的生成，经历下面一系列步骤：首先对于64位密钥，进行置换选择，因为将用户输入的64 位经历压缩变成了56位，所以我们将左面和右面的各28位进行循环位移。左右两部分分别按下列规则做循环移位：当 ，循环左移1位；其余情况循环左移2位。最后将得到的新的左右两部分进行连接得到56位密钥。

对半块的 Feistel 操作分为以下五步：

如上二图表明，在给出正确的密码后，可以得到对应的明文。

若密码错误，将解码出错误答案。

【1】 Data Encryption Standard

【2】 DES算法的详细设计（简单实现）

【3】 深入理解并实现DES算法

【4】 DES算法原理完整版

【5】 安全体系（一）—— DES算法详解

#include <stdio.h> #include <string.h> #include <windows.h> #include <conio.h> #include "Schedle.h" class CShift{ public: DWORDLONG mask[16] int step[16] CShift(){ for(int i=0i<16i++){ step[i]=2 mask[i]=0xc000000 } step[0]=step[1]=step[8]=step[15]=1 mask[0]=mask[1]=mask[8]=mask[15]=0x8000000 } } class CDES{ public: CDES(){ m_dwlKey=0 m_dwlData=0 ConvertTableToMask(dwlKey_PC_1,64) //PrintTable(dwlKey_PC_1,7,8) ConvertTableToMask(dwlKey_PC_2,56) ConvertTableToMask(dwlData_IP,64) ConvertTableToMask(dwlData_Expansion,32) ConvertTableToMask(dwlData_FP,64) ConvertTableToMask(dwlData_P,32) Generate_S() } void PrintBit(DWORDLONG) void EncryptKey(char *) unsigned char* EncryptData(unsigned char *) unsigned char* DescryptData(unsigned char*) private: void ConvertTableToMask(DWORDLONG *,int) void Generate_S(void) void PrintTable(DWORDLONG*,int,int) DWORDLONG ProcessByte(unsigned char*,BOOL) DWORDLONG PermuteTable(DWORDLONG,DWORDLONG*,int) void Generate_K(void) void EncryptKernel(void) DWORDLONG Generate_B(DWORDLONG,DWORDLONG*) /*For verify schedule permutation only*/ DWORDLONG UnPermuteTable(DWORDLONG,DWORDLONG*,int) /**************************************/ DWORDLONG dwlData_S[9][4][16] CShift m_shift DWORDLONG m_dwlKey DWORDLONG m_dwlData DWORDLONG m_dwl_K[17] } void CDES::EncryptKey(char *key){ printf("\nOriginal Key: %s",key) m_dwlKey=ProcessByte((unsigned char*)key,TRUE) // PrintBit(m_dwlKey) m_dwlKey=PermuteTable(m_dwlKey,dwlKey_PC_1,56) // PrintBit(m_dwlKey) Generate_K() // printf("\n******************************************\n") } void CDES::Generate_K(void){ DWORDLONG C[17],D[17],tmp C[0]=m_dwlKey>>28 D[0]=m_dwlKey&0xfffffff for(int i=1i<=16i++){ tmp=(C[i-1]&m_shift.mask[i-1])>>(28-m_shift.step[i-1]) C[i]=((C[i-1]<<m_shift.step[i-1])|tmp)&0x0fffffff tmp=(D[i-1]&m_shift.mask[i-1])>>(28-m_shift.step[i-1]) D[i]=((D[i-1]<<m_shift.step[i-1])|tmp)&0x0fffffff m_dwl_K[i]=(C[i]<<28)|D[i] m_dwl_K[i]=PermuteTable(m_dwl_K[i],dwlKey_PC_2,48) } } DWORDLONG CDES::ProcessByte(unsigned char *key,BOOL shift){ unsigned char tmp DWORDLONG byte=0 int i=0 while(i<8){ while(*key){ if(byte!=0) byte<<=8 tmp=*key if(shift) tmp<<=1 byte|=tmp i++ key++ } if(i<8) byte<<=8 i++ } return byte } DWORDLONG CDES::PermuteTable(DWORDLONG dwlPara,DWOR 基于des算法的rfid安全系统

DLONG* dwlTable,int nDestLen){ int i=0 DWORDLONG tmp=0,moveBit while(i<nDestLen){ moveBit=1 if(dwlTable[i]&dwlPara){ moveBit<<=nDestLen-i-1 tmp|=moveBit } i++ } return tmp } DWORDLONG CDES::UnPermuteTable(DWORDLONG dwlPara,DWORDLONG* dwlTable,int nDestLen){ DWORDLONG tmp=0 int i=nDestLen-1 while(dwlPara!=0){ if(dwlPara&0x01) tmp|=dwlTable[i] dwlPara>>=1 i-- } return tmp } void CDES::PrintTable(DWORDLONG *dwlPara,int col,int row){ int i,j for(i=0i<rowi++){ printf("\n") getch() for(j=0j<colj++) PrintBit(dwlPara[i*col+j]) } } void CDES::PrintBit(DWORDLONG bitstream){ char out[76] int i=0,j=0,space=0 while(bitstream!=0){ if(bitstream&0x01) out[i++]='1' else out[i++]='0' j++ if(j%8==0){ out[i++]=' ' space++ } bitstream=bitstream>>1 } out[i]='\0' strcpy(out,strrev(out)) printf("%s **:%d\n",out,i-space) } void CDES::ConvertTableToMask(DWORDLONG *mask,int max){ int i=0 DWORDLONG nBit=1 while(mask[i]!=0){ nBit=1 nBit<<=max-mask[i] mask[i++]=nBit } } void CDES::Generate_S(void){ int i int j,m,n m=n=0 j=1 for(i=0i<512i++){ dwlData_S[j][m][n]=OS[i] n=(n+1)%16 if(!n){ m=(m+1)%4 if(!m) j++ } } } unsigned char * CDES::EncryptData(unsigned char *block){ unsigned char *EncrytedData=new unsigned char(15) printf("\nOriginal Data: %s\n",block) m_dwlData=ProcessByte(block,0) // PrintBit(m_dwlData) m_dwlData=PermuteTable(m_dwlData,dwlData_IP,64) EncryptKernel() // PrintBit(m_dwlData) DWORDLONG bit6=m_dwlData for(int i=0i<11i++){ EncrytedData[7-i]=(unsigned char)(bit6&0x3f)+46 bit6>>=6 } EncrytedData[11]='\0' printf("\nAfter Encrypted: %s",EncrytedData) for(i=0i<8i++){ EncrytedData[7-i]=(unsigned char)(m_dwlData&0xff) m_dwlData>>=8 } EncrytedData[8]='\0' return EncrytedData } void CDES::EncryptKernel(void){ int i=1 DWORDLONG L[17],R[17],B[9],EK,PSB L[0]=m_dwlData>>32 R[0]=m_dwlData&0xffffffff for(i=1i<=16i++){ L[i]=R[i-1] R[i-1]=PermuteTable(R[i-1],dwlData_Expansion,48)//Expansion R EK=R[i-1]^m_dwl_K[i]//E Permutation PSB=Generate_B(EK,B)//P Permutation R[i]=L[i-1]^PSB } R[16]<<=32 m_dwlData=R[16]|L[16] m_dwlData=PermuteTable(m_dwlData,dwlData_FP,64) } unsigned char* CDES::DescryptData(unsigned char *desData){ int i=1 unsigned char *DescryptedData=new unsigned char(15) DWORDLONG L[17],R[17],B[9],EK,PSB DWORDLONG dataPara dataPara=ProcessByte(desData,0) dataPara=PermuteTable(dataPara,dwlData_IP,64) R[16]=dataPara>>32 L[16]=dataPara&0xffffffff for(i=16i>=1i--){ R[i-1]=L[i] L[i]=PermuteTable(L[i],dwlData_Expansion,48)//Expansion L EK=L[i]^m_dwl_K[i]//E Permutation PSB=Generate_B(EK,B)//P Permutation L[i-1]=R[i]^PSB } L[0]<<=32 dataPara=L[0]|R[0] dataPara=PermuteTable(dataPara,dwlData_FP,64) // PrintBit(dataPara) for(i=0i<8i++){ DescryptedData[7-i]=(unsigned char)(dataPara&0xff) dataPara>>=8 } DescryptedData[8]='\0' printf("\nAfter Decrypted: %s\n",DescryptedData) return DescryptedData } DWORDLONG CDES::Generate_B(DWORDLONG EKPara,DWORDLONG *block){ int i,m,n DWORDLONG tmp=0 for(i=8i>0i--){ block[i]=EKPara&0x3f m=(int)(block[i]&0x20)>>4 m|=block[i]&0x01 n=(int)(block[i]<<1)>>2 block[i]=dwlData_S[i][m][n] EKPara>>=6 } for(i=1i<=8i++){ tmp|=block[i] tmp<<=4 } tmp>>=4 tmp=PermuteTable(tmp,dwlData_P,32) return tmp } void main(void){ CDES des des.EncryptKey("12345678") unsigned char *result=des.EncryptData((unsigned char*)"DemoData") des.DescryptData(result) }[1]

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