DES算法设计：加密过程与雪崩效应实验

本篇文档是关于山东大学网络空间安全学院在2021年3月5日进行的密码学引论实验——DES算法设计。DES（Data Encryption Standard）是一种经典的块加密算法，用于保护数据隐私，实验主要涉及以下几个方面： 1. 实验分工： 赵华雨负责DES算法的设计、运行时间和报告撰写，而孔德泓则专注于分析E扩散、S-box（Substitution Box，替换盒）和P置换（Permutation Box，置换盒）对DES雪崩效应的影响，并收集相关数据。 2. 实验环境： 实验在Intel i5-8265U处理器上运行，操作系统为Windows 10 64位，编程工具为Visual Studio。 3. 实验要求： 参与者需实现DES算法，对给定的明文（02468aceeca86420）和密钥（0f1571c947d9e859）进行加密，并计算加密时间。实验还要求参与者理解并应用混乱（Confusion）和扩散（Diffusion）这两个概念。具体任务包括： - 修改明文单个比特，分析6轮加密后输出的变化，研究DES原轮函数、E扩散删除后的雪崩效应。 - 改变密钥单个比特，同样观察输出变化，以理解这些变换如何影响雪崩效应。 4. 实验步骤： - 初始置换（IP置换） - 子密钥Ki的生成流程图 - f函数的操作 - IP逆置换 - 全程执行DES加密算法 - 评估和比较不同操作对雪崩效应的影响 5. 结论： 实验结束后，参与者需总结实验结果，包括不同操作对DES算法性能和安全性的影响，以及对E扩散、S-box和P置换在抵抗密码攻击中的作用的理解。 6. 参考文献： 文档最后提供了参考文献，供进一步研究或深入学习DES算法及密码学理论使用。 通过这个实验，学生能够深入了解DES算法的工作原理，提升密码学实践能力，同时体验到密码设计中的关键概念如雪崩效应，以及如何通过E扩散和S/P置换来增强加密系统的安全性。