Алгоритм формирования ключей в процессе функционирования DES

2

Кафедра: АСОИиУ

Лабораторная работа

«Алгоритм формирования ключей в процессе функционирования DES»

по дисциплине

«Методы и средства защиты информации»

Москва 2009 г.

Оглавление

• Техническое задание 3
• Алгоритм формирования ключей в процессе функционирования DES. 3
• Работа алгоритма 4
• 1 шаг. Перестановки битов ключа с использованием таблицы перестановок. 5
• 2 шаг. Разбиение ключа. 6
• 3 шаг. Создание 16-ти подключей путем сдвига. 7
• 4 шаг. Перестановка битов ключа с использованием таблицы PC1. 8
• Исходный код 9
• Пример работы программы 15

Техническое задание1. Реализовать алгоритм формирования ключей в процессе функционирования DES на языке программирования C++.2. Провести тест программы.Алгоритм формирования ключей в процессе функционирования DESФормирование ключей - алгоритм, позволяющий получить по относительно короткому ключу шифрования последовательность раундовых ключей.Входные данные: Ключ состоит из 8 символов или 8 байт. Соответственно ключ имеет размер 64 байта. Но размер ключа используется только для записи (для организации данных). Фактически, каждый 8 бит отбрасывается и эффективный размер ключа - 56 бит.Работа алгоритма1 шаг. Перестановки битов ключа с использованием таблицы перестановок.Для примера введем:olga1234Заданный ключ в двоичном представлении:0110111101101100011001110110000100110001001100100011001100110100

В начале над ключом шифра выполняется операция B, которая сводится к выбору определенных бит и их перестановке, как это показано в таблицей. Причем, первые четыре строки определяют, как выбираются биты последовательности C(0) (первым битом C(0) будет бит 57 бит ключа шифра, затем бит 49 и т.д., а последними битами биты 44 и 36 ключа шифра), а следующие четыре строки - как выбираются биты последовательности D(0) (т.е. последовательность D(0) будем состоять из битов 63,55,…, 12, 4 ключа шифра).

В результате перестановки ключ будет выглядеть так:

00001111111111111111000000000101110101100101100001110011

2 шаг. Разбиение ключаНа этом шаге осуществляется разбиение ключа на 2 половины C0 и D0. Каждая половина содержит 28 бит.C0:0000111111111111111100000000D0:01011101011001011000011100113 шаг. Создание 16-ти подключей путем сдвигаПосле определения C(0) и D(0) рекурсивно определяются C(i) и D(i), i=1,2,…, 16. Для этого применяются операции сдвига влево на один или два бита в зависимости от номера шага итерации, как это показано в таблице «Функция сдвига Si». Операции сдвига выполняются для последовательностей C(i) и D(i) независимо. Например, последовательность C(3) получается, посредством сдвига влево на две позиции последовательности C(2), а последовательность D(3) - посредством сдвига влево на две позиции последовательности D(2). Следует иметь в виду, что выполняется циклический сдвиг влево. Например, единичный сдвиг влево последовательности C(i) приведет к тому, что первый бит C(i) станет последним и последовательность бит будет следующая: 2,3,…, 28,1.Таблица «Функция сдвига Si»В результате сдвига получаем следующие пары4 шаг. Перестановка битов ключа с использованием таблицы PC1До финальной перестановки битов ключей, необходимо слияние каждой пары данных. После того, как для каждого битового блока CnDn, где 1<=n<=16 осуществиться соответствующая перестановка по таблице (см ниже), формируя ключи. Только 48 бит каждой объединенной пары сохраняется в перестановленном ключе.Все подключи:K1: 111001111101001101110010001100110001010011011101K2: 111001101101001101110011111011100011011001010110K3: 101011111101001111011011001111011110001011101010K4: 001111100101001111011011011101001101110001000011K5: 001111100101100111011001100011101010010001111110K6: 000111110110100111011101101010011111111011000000K7: 000111100110110110011101011111001100011000110011K8: 010111100010110110101101100111110100110001001110K9: 010110111010110110101101010001010001111010110110K10: 110110001010110010101111110110010010100011111001K11: 111100001010111010100110001000111101101000011101K12: 111100011011111000100110000101110011010010110110K13: 111000011011011001110110111010010000100011100101K14: 111001001101011001110110010001101110101010011111K15: 111001111101001101110010001100110001010011011101K16: 111001101101001101110011111011100011011001010110Исходный код#include <stdio.h>#include<math.h>#include<string.h>#include<stdlib.h>int main (int argc, char *argv[]) {inti, b, y, r, j, v, p, m, l, f, u, k, a, s, q, D[100] [100], Y[100] [100], U[100] [100], X[1000] [1000], E[100] [100], G[100] [100], W[100] [100], P[100] [1 $double z;int key[16]={1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1};char A[1000];char B[200];char N[200];char T[200];char C[1000];char Z[43];char R[43];char L[43];char *str2;char *str;char *str1;char *str3;char *str4;char *str5;char d[100];printf («\nVvedite key\n»);str=(char *) (malloc(1000));for (i=0; i<1000; i++) {scanf («%c»,&str[i]);if (str[i]==(char) 10) {m=i;break;}if (str[i]==(char) 32) {str[i]=157;}}if (m!=8) {printf («\nKey neveren\n»);}for (i=0; i<m; i++) {A[i]=str[i];}for (i=0; i<m; i++) {B[i]=(int) A[i];printf («%d\n», B[i]);}for (i=0; i<m; i++) {f=B[i];for (j=0; j<8; j++) {if (f<1) {X[j] [i]=0;goto Metka;}s=f/2;/*printf («%d», s);*/z=fmod (f, 2);if (z!=0)X[j] [i]=1;elseX[j] [i]=0;f=s;Metka:printf («%d», X[j] [i]);}printf («\n»);}printf («\n»);k=0;for (i=0; i<m; i++) {k=i*8;for (j=0; j<8; j++) {N [j+k]=X [8-j-1] [i];}}for (i=0; i<64; i++) {printf («%d», N[i]);}printf («\n»);C[0]=N[57]; C[1]=N[49]; C[2]=N[41]; C[3]=N[33]; C[4]=N[25]; C[5]=N[17]; C[6]=N[9]; C[7]=N[1];C[8]=N[58]; C[9]=N[50]; C[10]=N[42]; C[11]=N[34]; C[12]=N[26]; C[13]=N[18]; C[14]=N[10];C[15]=N[2]; C[16]=N[59]; C[17]=N[51]; C[18]=N[43]; C[19]=N[35]; C[20]=N[27]; C[21]=N[19];C[22]=N[11]; C[23]=N[3]; C[24]=N[60]; C[25]=N[52]; C[26]=N[44]; C[27]=N[36]; C[28]=N[63];C[29]=N[55]; C[30]=N[47]; C[31]=N[39]; C[32]=N[31]; C[33]=N[23]; C[34]=N[15]; C[35]=N[7];C[36]=N[62]; C[37]=N[54]; C[38]=N[46]; C[39]=N[38]; C[40]=N[30]; C[41]=N[22]; C[42]=N[14];C[43]=N[6]; C[44]=N[61]; C[45]=N[53]; C[46]=N[45]; C[47]=N[37]; C[48]=N[29]; C[49]=N[21];C[50]=N[13]; C[51]=N[5]; C[52]=N[28]; C[53]=N[20]; C[54]=N[12]; C[55]=N[4];for (i=0; i<56; i++) {printf («%d», C[i]);}for (i=0; i<56; i++) {if (i<28) {Z[i]=C[i];}if (i>27) {R [i-28]=C[i];}}printf («\n»);for (i=0; i<28; i++) {printf («%d», Z[i]);}printf («\n»);for (i=0; i<28; i++) {printf («%d», R[i]);}printf («\n»);printf («\n»);for (j=0; j<16; j++) {v=key[j];for (i=0; i<28; i++) {if (v==2) {Y[26] [j]=Z[0];Y[27] [j]=Z[1];U[26] [j]=R[0];U[27] [j]=R[1];}if (v==1) {Y[27] [j]=Z[1];U[27] [j]=R[1];}if (i<(28-v)) {Y[i] [j]=Z [i+v];U[i] [j]=R [i+v];}Z[i]=Y[i] [j];R[i]=U[i] [j];/*printf («%d», U[i] [j]);*/}/*printf («\n»);*/}for (j=0; j<16; j++) {for (i=0; i<56; i++) {if (i<28) {W[i] [j]=Y[i] [j];}if (i>27) {W[i] [j]=U [i-28] [j];}printf («%d», W[i] [j]);}printf («\n»);}for (j=0; j<16; j++) {P[0] [j]=W[14] [j]; P[1] [j]=W[17] [j]; P[2] [j]=W[11] [j]; P[3] [j]=W[24] [j]; P[4] [j]=W[1] [j]; P[5] [j]=W[5] [j];P[6] [j]=W[3] [j]; P[7] [j]=W[28] [j]; P[8] [j]=W[15] [j]; P[9] [j]=W[6] [j]; P[10] [j]=W[21] [j]; P[11] [j]=W[10] [j];P[12] [j]=W[23] [j]; P[13] [j]=W[19] [j]; P[14] [j]=W[12] [j]; P[15] [j]=W[4] [j]; P[16] [j]=W[26] [j]; P[17] [j]=W[8] [j];P[18] [j]=W[16] [j]; P[19] [j]=W[7] [j]; P[20] [j]=W[27] [j]; P[21] [j]=W[20] [j]; P[22] [j]=W[13] [j]; P[23] [j]=W[2] [j];P[24] [j]=W[41] [j]; P[25] [j]=W[52] [j]; P[26] [j]=W[31] [j]; P[27] [j]=W[37] [j]; P[28] [j]=W[47] [j]; P[29] [j]=W[55] [j];P[30] [j]=W[30] [j]; P[31] [j]=W[40] [j]; P[32] [j]=W[51] [j]; P[33] [j]=W[45] [j]; P[34] [j]=W[33] [j]; P[35] [j]=W[48] [j];P[36] [j]=W[44] [j]; P[37] [j]=W[49] [j]; P[38] [j]=W[39] [j]; P[39] [j]=W[56] [j]; P[40] [j]=W[34] [j]; P[41] [j]=W[53] [j];P[42] [j]=W[46] [j]; P[43] [j]=W[42] [j]; P[44] [j]=W[50] [j]; P[45] [j]=W[36] [j]; P[46] [j]=W[29] [j]; P[47] [j]=W[32] [j];}for (j=0; j<16; j++) {for (i=0; i<48; i++) {printf («%d», P[i] [j]);}printf («\n»);}}Пример работы программы