文档介绍：班级: 学号: 姓名试验组别:
试验日期: 报告日期: 成绩:
报告内容:(目的和要求、原理、步骤、数据、计算、小结等)
实验名称:IDEA密码算法
一、实验目的
(1)通过实验熟练掌握IDEA密码算法;
(2)学会IDEA算法程序设计;
(3)提高C++程序设计能力。
二、实验要求
(1)要求密钥和明文都从键盘输入。
(2)程序中子密钥生成正确,运行后能正确输出密文
三、实验原理
64比特的数据块分成4个子块,,和,每一个子块16比特,作为第1轮的输入,全部共8轮迭代。运算步骤如下:
(1) 和第1个子密钥块作乘法运算。
(2) 和第2个子密钥块作加法运算。
(3) 和第3个子密钥块作加法运算。
(4) 和第4个子密钥块作乘法运算。
(5) (1)和(3)结果作异或运算。
(6) (2)和(4)结果作异或运算。
(7) (5)的结果与第5个子密钥块作乘法运算。
(8) (6)和(7)结果作加法运算。
(9) (8)的结果与第6个子密钥块作乘法运算。
(10) (7)和(9) 结果作加法运算。
(11) (1)和(9)结果作异或运算。
(12) (3)和(9) 结果作异或运算。
(13) (2)和(10) 结果作异或运算。
(14) (4)和(10) 结果作异或运算。结果的输出为(11),(13),(12),(14)。
除最后一轮(第8轮)外,第2和第3块交换。第8轮结束后,最后输出的变换有:
(1) 和第1个子密钥块作乘法运算。
(2) 和第2个子密钥块作加法运算。
(3) 和第3个子密钥块作加法运算。
(4) 和第4个子密钥块作乘法运算。
子密钥块每轮6个,最后输出变换4个,共52个。首先将128比特的密钥分成8个子密钥,每个子密钥16比特。这8个子密钥正好是第1轮的6个及第2轮的前两个。再将密钥左旋25比特,再将它分成8个子密钥。前4个是第2轮的子密钥,后4个是第3轮的子密钥。将密钥再左旋25比特,产生后8个子密钥。依此类推,直到算法结束。
设密钥分成8段,依次为
…
再将向左旋移位25比特
分8段,前4段是第2轮的子密钥,,,;后4段依次是,,,。继续以上步骤,直到52个子密钥生成完毕。
解密过程和加密完全一样,只不过解密用的子密钥不同。
解密密钥和加密密钥有一个对应关系。
这里表示乘法的逆,即⊙=1
表示加法运算的逆,即=0
下面讨论解密的运算地正确性。用表达步骤(1)~ (4),表达(5)~ (14) 步骤,包括第2、第3两部分的交换。(在图中,第8轮结束后不交换,但是为了完整性,在第8轮做了交换,所以第9轮的输入要给他们再换回来)
明文设为,密文为
加密运算的第9轮有:⊙,, ,⊙作为解密运算的输入,解密运算的第1轮有:
⊙⊙⊙=
=
=
⊙⊙⊙=
可见解密第1轮的输出恰好是加密第8轮的输出。(?为什么是这样?因为在图中第8轮结束后,多交换了一次?本来应是,,,)
再看加密算法的主要构成模块,如图所示:
表示的左边的输出,表示的右边的输出。则有:(,) (,)
(,) (,)
(,)=(,)
=(,)(,)
=
=(,)(,)
=
所以(,)(,)=
同样可证:,,这就证明了解密运算的第1轮的输出,正好是加密运算第8轮的的输入,不过第2块和第3块交换。依此类推,可证:,,,所以最后一轮的输出为:
⊙⊙=⊙⊙=
==
==
⊙⊙=⊙⊙=
故输出的明文为
程序流程图:
请选择
1 2
加密
退出
输入明文
输入密钥
将明文以及密钥作相应的转换
明文、密钥循环作用8次
用最后4个密钥对输出的四个明文作变换
输出密文
四、实验数据
#include <>
#include <>
#include <>
int b[8]={0},key1[128]={0},g[16]={0};
void chang1(char c,int b[8]) //将一个字母转换成二进制数
{
int i=0;
int d=c;
while(d!=0)
{
b[i++]=d%2;
d=d/2;
}
}
long chang2(int d[],long n) //将一串16位的二进制数转换成一个十进制数
{
int i;
for(i=0;i<16;i++)
n=n+d[i]*(int)pow(2,i);
return n;
}
void chang3(long x,int d[]) //将一个十进制数装换成二进制数
{
int i=0;
while(x!=0)