基于Matlab的DES算法.docx

密码学与网络安全课程实验利用Matlab语言实现DES加密算法姓名:ZA学号:XXXXX实验目的牢固掌握DES密码算法通过编程实现DES算法,深入掌握现代密码算法实现的基本方法验证DES算法中各个模块在实现混淆和弥散中的作用实验内容要求DES算法实现:利用Matlab语言实现DES密码算法,输入64比特明文和56比特密钥,加密得到64比特的密文;DES弱密钥验证:观察弱密钥两次加密的结果,与非弱密钥两次加密的结果进行比较;DES算法初步应用:尝试加密一个字符串,字符串的长度大于8个字节;DES弥散特性分析:试输出每一轮加密得到的比特序列,并比较当初始明文1个比特发生变化时,每一轮加密输出的哪些比特发生变化。实验方案与步骤DES算法实现算法实现方案Matlab(矩阵实验室)是一款工程计算用的软件,功能十分强大。Matlab的计算基于矩阵,而DES算法用矩阵描述是十分简洁方便的。因此,选用Matlab作为算法实现语言,基于一系列的矩阵变换、运算来实现DES算法的加密。主要功能实现流程及代码解析加密程序图1DES基本结构DES算法的结构非常简单,是一个16次的迭代。核心是函数中一系列变换。根据算法框图,程序步骤主要分为三大部分:输入明文和密钥进行字符转换产生16轮密钥矩阵16轮迭代%%,clearall;%%%----------第一步输入明文和密钥-------------%M='0123456789ABCDEF';%K='0123456789ABCDEF';%MB=[];fori=1:16Mi=M(i);MBi=['0000',dec2bin(hex2dec(Mi))];MBi=MBi(end-3:end);MBi=[str2num(MBi(1)),str2num(MBi(2)),str2num(MBi(3)),str2num(MBi(4))];MB=[MB,MBi];endM=MB;%转化为64位二进制明文KB=[];fori=1:16Ki=K(i);KBi=['0000',dec2bin(hex2dec(Ki))];KBi=KBi(end-3:end);KBi=[str2num(KBi(1)),str2num(KBi(2)),str2num(KBi(3)),str2num(KBi(4))];KB=[KB,KBi];endK=KB;%转化为64位二进制密钥%%%----------第三步产生密钥-------------%PC_1=[57,49,41,33,25,17,9,1,58,50,42,34,26,18,10,2,59,51,43,35,27,19,11,3,60,52,44,36,63,55,47,39,31,23,15,7,62,54,46,38,30,22,14,6,61,53,45,37,29,21,13,5,28,20,12,4];%PC_1置换矩阵56位KEY0=K(PC_1);%初始矩阵变换64to56%循环移位>>>>>shift_array=-[1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1];C(1,:)=KEY0(1:28);%C0D(1,:)=KEY0(29:56);%D0fori=2:17C(i,:)=circshift(C(i-1,:)',shift_array(i-1))';%前28位循环移位%circshift是右移移动负数位表示左移D(i,:)=circshift(D(i-1,:)',shift_array(i-1))';%后28位循环移位endPC2=[14,17,11,24,1,5,3,28,15,6,21,10,23,19,12,4,26,8,16,7,27,20,13,2,41,52,31,37,47,55,30,40,51,45,33,48,44,49,39,56,34,53,46,42,50,36,29,32];Ki=zeros(16,48);%循环移位>>>>>KEY_MAT=[C,D];%17*56KEY_MAT=KEY_MAT(2:17,:);%16*56PC_2=[14,17,11,24,1,5,3,28,15,6,21,10,23,19,12,4,26,8,16,7,27,20,13,2,41,52,31,37,47,55,30,40,51,45,33,48,44,49,39,56,34,53,46,42,50,36,29,32];fori=1:16Ki(i,:)=KEY_MAT(i,PC_2);endKEY=Ki;%%%----------第四步Feistel结构-------------%IP=[58504234261810260524436282012462544638302214664564840322416857494