C语言实现DES加密解密算法实验报告

本篇实验报告主要介绍了如何使用C语言实现Data Encryption Standard (DES) 完整算法的编程实践。实验目的是让学生熟悉和掌握DES加密和解密技术，并将其应用到实际编程中。DES是一种在20世纪70年代广泛应用的对称加密算法，它将明文（plaintext）通过一系列复杂的逻辑运算转换成密文（ciphertext），确保数据的安全性。 实验内容的核心是实现DES的两个关键步骤：加密（ENCRYPT）和解密（DECRYPT）。其中，DES算法涉及的主要操作包括设置密钥、F函数（f_func）和S盒代替（s_func）的执行，以及变换（transform）、异或（xor）、循环左移（rotatel）等基本操作。这些操作在DES的加密和解密过程中起到至关重要的作用，如将原始数据块分为32位的子块，然后进行16轮的迭代，每次迭代包括一次替换（S盒）、一次混合（F函数）和两次的变换。 具体步骤如下： 1. 设置密钥：使用des_setkey函数接收用户输入的8字节密钥，这是DES算法的关键，不同的密钥会产生不同的加密结果。 2. F函数：F函数负责处理每个子块，它包含一个查找表（LUT）和一些逻辑运算，如与、或、非操作，用于混淆数据。 3. S盒代替：S盒用于将32位的数据映射到另一个32位的值，增强加密的复杂性和抗分析能力。 4. 变换：transform函数执行替换和混合操作，通过IP（Initial Permutation）置换，将数据按照特定顺序排列，再通过F函数的处理，最终进行IP-1（Inverse Permutation）逆置换。 5. 基本操作：包括异或（XOR）用于结合不同的数据，循环左移（ROTATE）用于移动位串中的位，以及字节组和位组之间的转换函数bytetobit和bittobyte，以便进行不同级别的操作。 6. 置换表：实验中提供了两个固定的置换表，即IP表和IPr_table，它们在加密过程中起到关键的置换作用。 实验环境设定在Windows 7下，使用Visual C++ 6.0作为开发工具，这表明参与者需要具备一定的C语言编程基础和对IDE的理解。 通过这个实验，学生不仅能掌握DES算法的基本原理，还能锻炼其编程技能，特别是在处理字符串、数组和循环结构方面的应用。同时，了解如何处理数据的安全传输，增强对密码学的理解和实践经验。完成此实验后，学生应能独立编写和调试DES加密解密程序，并理解算法背后的加密强度和局限性。