[毕业设计 论文 精品]基于对称密码的加密算法设计

本科毕业设计论文题目基于对称密码的加密算法设计院（系）电子信息工程学院专业电子信息科学与技术班级学生学号指导教师2011年06月本科毕业设计论文题目基于对称密码的加密算法设计院（系）电子信息工程学院专业电子信息科学与技术班级学生学号指导教师2011年06月A1A0I基于对称密码的加密算法设计摘要随着信息技术的发展，人们在享受信息资源所带来的巨大的利益的时，也面临着信息安全的严峻考验，信息安全已经成为世界性的现实问题，同时，信息安全问题也是人们能否护自己的个人隐私的关键，于是，信息加密就变得尤为重要。本文首先介绍了对称加密算法的研究意义和研究背景，接着说明了密码原理与DES加密原理，着重介绍了DES加密算法的原理步骤，核心算法主要分为子密钥的生成和加密流程循环，其中子密钥核心为置换和移位，主流程序主要包括16次迭代，F函数，S盒G17828算G12573，G1889次，介绍G80G68G87G79G68G69的G1363G11004和G3534于G80G68G87G79G68G69的算法G13546程G1209G2462G80G68G87G79G68G69G74G88G76的生成G2462界面的G2463G3921性和G13666G16278G2282G16786置，G7380G2530G16764G16782了同G12879G1260G12180G1328G2709。本G16782文G7380G13468实现能在G80G68G87G79G68G69G11004G6155界面G990G1231意G17767G1849加密数G6466和密钥，经加密G2530G17767G199816位G2325G1857G17839G2058密文数G6466。关键词加密G727数G6466加密G727密码G1319G2058G727DESG727RSAABSTRACTIIBASEDONSYMMETRICALPASSWORDENCRYPTIONALGORITHMDESIGNABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFINFORMATIONSOCIETY,PEOPLEENJOYTHEGREATBENEFITSBROUGHTINFORMATIONRESOURCESABOUT,ALSOFACESASEVERETESTOFINFORMATIONSECURITY,INFORMATIONSECURITYHASBECOMETHEWORLDSREALPROBLEMS,ATTHESAMETIME,THEPROBLEMOFINFORMATIONSECURITYISALSOCANPROTECTYOURPERSONALPEOPLE,THEN,THEKEYTOPRIVACYINFORMATIONENCRYPTIONISESPECIALLYIMPORTANTTHISPAPERFIRSTINTRODUCEDTHESYMMETRICALENCRYPTIONALGORITHMRESEARCHSIGNIFICANCEANDRESEARCHBACKGROUND,ANDTHENILLUSTRATESTHEPASSWORDPRINCIPLEANDDESENCRYPTIONPRINCIPLE,INTRODUCESTHEPRINCIPLEOFTHEENCRYPTIONALGORITHMDESSTEPS,MAINALGORITHMAREDIVIDEDINTOTHESONKEYGENERATIONANDENCRYPTIONPROCESSCYCLE,WHICHKEYWORKFORREPLACEMENTANDSHIFT,THEMAINSTREAMPROCEDUREISCOMPOSEDOF16ITERATION,FFUNCTION,SBOXOFOPERATIONANDSOON,ANOTHER，ISINTRODUCEDMATLABAGAINANDUSEOFMATLABALGORITHMBASEDONMATLABPROGRAMMING，THEGENERATIONOFGUIINTERFACE，THEFRIENDLYANDBEAUTYSETTINGS,FINALLYDISCUSSEDTHEEXCELLENTPAPERSWITHTHESAMETOPICTHISPAPERFINALLYFINISHTHEWORKWHICHCANGETANYINPUTDATAANDENCRYPTIONKEYSINMATLABINTERFACE,ANDOUTPUT16DATASWITHHEXPLAINTEXTAFTERENCRYPTIONKEYWORDSENCRYPTIONDESENCRYPTIONCRYPTOSYSTEMDESRSAA2A3目录摘要G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17IABSTRACTG17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17II第一章课题的研究背景和意义G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G1711G171G2081G16340G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G1711G17G21密码G4410的发展与G3281G1881G3818研究现G10378G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G211G17G21G171密码G4410的研究背景G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G211G17G21G17G21密码G4410的研究发展G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G211G17G21G17G22密码加密的G3281G1881G3818研究G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G231G17G22本文主要研究G1881G4493G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G241G17G23本G12468G4579G13479G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G24第二章对称加密算法理论G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G176G21G171密码原理介绍G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G176G21G171G171密码原理G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G176G21G171G17G21密码G1319G2058G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G176G21G17G21分G13464加密算法G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G26G21G17G21G171加密算法DES介绍G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G26G21G17G21G17G21加密算法G36ES介绍G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G28G21G17G22本G12468G4579G13479G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G28第三章加密算法设计G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G1710G22G171数G6466加密G17819程G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G1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G17902常G1209RSA（RIVESTSHAMIRAD1EMAN）算法为代表。对称加密的加密密钥和G16311密密钥G11468同，而非对称加密的加密密钥和G16311密密钥不同，加密密钥可G1209公开而G16311密密钥需要保密。G17902G17819数G6466加密，人们可G1209G7389效地保证G17902信线路G990的G1881G4493不被泄露，而且还可G1209检验传送信息的完整性。G17839G980步，密码技术可G1209应G11004于数字签名G451身份认证和信息鉴定，这些应G11004对于资源存取G6523G2058G1209G2462其它安全措施是必须而且G7389效的。信息安全G1147G2709从应G11004G12879型G990可G1209分为防火墙G12879G1147G2709G451防病毒G12879G1147G2709G451防攻击G12879G1147G2709G451密码G12879G1147G2709G451认证G12879G1147G2709和访问G6523G2058G12879G1147G2709。G11468对于防病毒软G1226和防火墙软G1226来说，G3534于密码技术密码G12879G1147G2709G451认证G12879G1147G2709份额G11468对较G4579，但随着金融G451电信G451政府G12573行业信息G2282建G16786对于网络安全整G1319G16311决方G7708需求的增加，将会G7389较大的增长。其中主要分为对称和非对称。对称加密采G11004了对称密码G13546码技术，它的特G9869是文G1226加密和G16311密G1363G11004G11468同的密钥，即加密密钥也可G1209G11004G1328G16311密密钥，这种方法在密码G4410中叫做对称加密算法，对称加密算法G1363G11004起来简单快捷，密钥较短，且破译困难，除了数G6466加密标准（DES），另G980个对称密钥加密系统是G3281际数G6466加密算法（IDEA），它G8616DES的加密性G3921，而且对G16757算G7438G2163能要求也G8821G7389G18039G1052G20652。IDEA加密标准G11013PGP（PRETTYGOODPRIVACY）系统G1363G11004。1976年，G13666G3281G4410者DIME和HENMAN为G16311决信息公开传送和密钥管理问题，G6564G1998G980种G7044的密钥G1144换G2339G16770，G1813G16780在不安全的G4198G1319G990的G17902讯G2464方G1144换信息，安全地G17810成G980G14280的密钥，这就是G256公开密钥系统G257。G11468对于G256对称加密算法G257这种法A6A7A8A9A10A11A12A9A13A14A15A16A17A182也叫做G256非对称加密算法G257。与对称加密算法不同，非对称加密算法需要两个密钥G726公开密钥（PUBLICKEY）和私G7389密（PRIVATEKEY）。公开密钥与私G7389密钥是G980对，G3926G7536G11004公开密钥对数G6466G17839行加密，G2494G7389G11004对应的私G7389密钥G6177能G16311密G727G3926G7536G11004私G7389密钥对数G6466G17839行加密，G18039G1052G2494G7389G11004对应的公开密钥G6177能G16311密。G3252为加密和G16311密G1363G11004的是两个不同的密钥，所G1209这种算法叫G1328非对称加密算法。在本次G8617业G16786G16757中，对公钥密码G1319G2058G17839行了分G7524和研究，G5194对公钥密码G1319G2058和私钥密码G1319G2058的代表RSA算法和DES算法G17839行了研究和G8616较。G5194且实现了G3534本的数G6466加密的G3800理流程，能G6564G1391对数G6466的安全G451G7389效的保护。12密码学的发展与国内外研究现状121密码学的研究背景密码G4410G8879G6363G980G2011G7389关研究密码G17902信的G4410问，其中包括G991面两个G20058G3507G726G3926G1321G17810成G12204密G17902信，G1209G2462G3926G1321破译G12204密G17902信。也就是密码G13546码G4410G726G6363G3926G1321G17810G2052信息的G12204密性，鉴G2047性的G12197G4410G727密码分G7524G4410G726G8879G6363G3926G1321破G16311密码系统，或G1278G17908信息G1363密码系统G16835G1209为G11507的G12197G4410。从密码G4410的发展来G11487，它经G2394了传统（G2488典）密码G4410G451近代密码G4410G451现代密码G4410几个G19466G8585，G16757算G7438G451数G4410G20058G3507的G7380G7044成G7536G5460G5460与密码G4410G7389关或被应G11004于密码G4410研究中。认证G17819程中，G11004G6155必须G2533系统G6564G1391能G3827证明自己身份的信息，证明G11004G6155身份的信息种G12879G5468多，可G1209是G11004G6155所G11705G17959的G12204密（G2487G1208），也可G1209是生G10301特G5461（G3926G6363G13453）G12573，但G11458G2081G1363G11004G7380G5203G8879的G1185G9994是G11004G6155G2487G1208（G83G68G86G86G90G82G85G71）。在认证系统中G2487G1208G2356G6466了非常重要的地位，G3252G8504对G2487G1208的保护就变得至关重要。人们G6564G1998了G16780多保护G2487G1208的方法，G2159G3282保G19568G2487G1208的安全与G12204密。这些保护认证信息的方法G1209G2462认证系统是随着密码G4410的发展G980起发展的，密码G4410为G6117们G6564G1391了保护G2487G1208的G980个重要方G2533。G5414G7693G13479G5225，G11004G6155G11004G1209证明自己身份的是G980G8585信息，不G16782它是G2487G1208还是G6363G13453。而G17816今为G8502，G11842保信息安全的G7380重要G6175G8585是加密。对信息的加密G451G16311密G451信息的保密传G17767，这G8503是密码G4410研究的G1881G4493。122密码学的研究发展密码G4410G6329G7389G5748G1049G451G1028G4512多G5437的G2394G2502。G1328为G2488典密码其中的G980种，G7101G7411G1998现的密G1901术G5430G5347G2494需要G13452和G12520就可G1209完成。G2488典密码G4410的两大G14551G11080是将G9052息G1881G4493G17839行重G7044G6502G2027的位移密码和系统地将字G8609G17839行G7379换的G7379换密码。G2488典密码G4410会G17891露G1998与明文统G16757G4410G13479G7536G11468关的大G18339信息，G3252G8504G4493G7143被破G16311，G3926对G20069G10587分G7524可G1209G7389效地攻击G2488典密码。G4625管保密G5390G5242G5468G1314，G11013于实现难G5242G1314，加密G16311密快，G2488典密码至今G1185G9994被G5203G8879G1363G11004。在G2488典密码G4410中，G7389G3247种G12879型的代G7379密码G7261简单代G7379密码，或单字G8609密码G726就是明文的G980个字G12538G11004G11468应的G980个密文A6A7A8A9A10A11A12A9A13A14A15A16A17A183字G12538代G7379。G38G68G72G86G68G85密码就是典型的简单G7379代密码。G21多G13546码代G7379密码G726它与简单代G7379密码系统G11468G1296，G2819G980的不同是单个字G12538明文可G1209G7156G4568成密文的几个字G12538G1055G980，G1375G3926G36可能对应于G24G4511G22G451G21G24或G246，G256G37G257可能对应于G26G4511G28G451G221或G23G21，G12573G12573。G22G8609代G7379密码G726字G12538G3371被成G13464加密，G1375G3926G256G36G37G36G257可能对应于G256G53G55G52G257，G36G37G37可能对应于G256SG47G47G257G12573。G23多表代G7379密码G726G11013多个简单的代G7379密码G7512成，G1375G3926，可能G7389G24个被G1363G11004的不同的简单代G7379密码，单G10432的G980个字G12538G11004来G6925变明文的G8611个字G12538的位置。G21G19世G13438G2033，包括G17728G17730G7438在G1881的G980些G7438G7812密码加密G16025置被发明G1998来，其中G7380G7389名的是G1120次世界大G6124中G5515G3281G1363G11004的G5693G4624格码EG81G76G74G80G68G7438。G11013这些G16025置实现的密码显著G6564G20652了密码分G7524的复杂程G5242，大G18339的攻击也仅仅取得了G7389限的G13479G7536。G2488典密码G4410G1209移位密码G451G7379换密码G451G17728G17730G7438为代表，G1209G7379代和置换为G3534础的密码系统在今天G11487来已经不堪G980击，G7092法保证信息的安全，对G3800心积虑的攻击者来说G5430同虚G16786，G3252为已经G7389成熟的分G7524方法来破G16311这G980G12879的加密方法。借助电子G16757算G7438的发展，人们可G1209实现更复杂的密码系统。与G2488典密码和G7438G7812密码对G216个字G8609G17839行G6817G1328不同，G16757算G7438密码的G980个显著特G5461是对G1120G17839G2058串G17839行G6817G1328。G16757算G7438密码对密码分G7524G7389更G5390的抵抗G2159，G2494G7389少数情况G991G2819密文攻击G6177会生效。密码G4410的大发展时G7411是G990世G13438G26G19年代，G1209DES和G53SG36算法的G6564G1998为代表。G980系G2027的突破创立了G7044的密码G4410G1319系。DES是对称密钥分G13464密码的G980个典型代表，G13666G3281G3281家标准局于1G28G26G26年公布了G11013G44G37G48公司研G2058的G980种加密算法，批准把它G1328为非G7438要部门G1363G11004的数G6466加密标准简称DES,DES是DG68G87G68EG81CG85YG83G87G76G82G81SG87G68G81G71G68G85G71的缩G1901。自从公布G1209来，它G980直G5203G8879G11004于G3281际G990商G11004保密G17902信和G16757算G7438G17902信。但G11013于弱密钥的问题和G7044的攻击G6175G8585不断G1998现差分攻击G451线性攻击，单纯的DES加密已经G5468少G11004于实际。更多的情况G991是采G11004增加密钥长G5242和多重DES加密的办法。G53SG36G1328为G980种成G2163的公钥密码系统，与传统的对称密码系统加密G451G16311密G1363G11004G11468同的密钥G11468G8616，G7380大的特G9869就是G16311决了大G18339密钥分配G451传G17767的问题。在公钥密码系统中，G8611个G17902信者G6329G7389G980个密钥对，可G11004其中G980个来加密，G11004另G980个来G16311密，公开其中G1055G980公钥而另G980半G2494G7389自己G11705G17959私钥。当需要G2533某人发送信息时，G2494需要G11004他的公开密钥对G9052息G17839行加密，接收者G1889G11004自己的私钥G16311密即可。而G11013于公钥密码的特性，这种密码系统也可G1209G11004于数字签名。与对称密码G980样，公钥密码也G4493G7143受G2052攻击，G16311决方法是增加密钥长G5242，但密钥长G5242的增长会G1363得加密G451G16311密速G5242变慢，所G1209公钥密码G11458G2081主要仅G11004于密钥管理和签名中。近代密码G4410的另G980个分支是序G2027密码，这种密码G1319G2058采G11004与明文长G5242G11468同的密钥，利G11004模加（异或）的方法来掩盖明文的G1881G4493。这种加密方法虽G9994简单，但在G1363G11004G980次性密钥的情况G991，可获得极G20652的安全性，G11013于密钥不重复G1363G11004，给破译带来了极大的困难。但这种方法也G7389其G13582G9869，G11013于密钥G2494G1363G11004G980次，不适G2524对A6A7A8A9A10A11A12A9A13A14A15A16A17A184大G18339数G6466G17839行加密，尤其是流G4198G1319数G6466，而且大G18339密钥的分发G451传送也是G980个问题。这种方法安全性的关键是要保证密钥序G2027的随G7438性，G9994而G256G11507G257随G7438数是不G4493G7143G17902G17819固定算法来G1147生的，而G1363G11004G256G1278随G7438数G257则存在着G980定的风险。近年来G6564G1998的G256G18339子密码G257采G11004了G18339子G10378态来传递信息。G256海森堡G8991不准原理G257是G18339子G2159G4410的G3534本原理，它表明，在同G980时刻G1209G11468同的精G5242G8991定G18339子的位置与动G18339是不可能的，G2494能精G11842G8991定两者G1055G980。G256单G18339子不可复G2058定理G257是G256海森堡G8991不准原理G257的推G16782，它表明，在不G11705G17959G18339子G10378态的情况G991复G2058单个G18339子是不可能的，G3252为要复G2058单个G18339子就G2494能先G1328G8991G18339，而G8991G18339必G9994G6925变G18339子的G10378态，所G1209说不可能。这样G1363G11004G18339子G10378态G1328为G256G980次性便签G257可G1209G17810G2052G7092条G1226保密。G3252为G3926G7536G18339子在传G17767中被G8991G18339，其G10378态就会G6925变，从而在传G17767中监听者会G3252G8504而暴露。虽G9994G18339子密码G6329G7389G1260G12180的安全特性，但G11458G2081G1185G3800于研究G19466G8585。123密码加密的国内外研究G3281G3818G11458G2081不仅在密码G3534础理G16782方面的研究做的G5468G3921，而且在实际应G11004方面也做的非常G3921。G2058定了G980系G2027的密码标准，特G2047规G14551。算法的G5461集和G16764G16782都已经公开G2282，但密码技术G1328为G980种关键技术，各G3281都不会放弃自主权和G6523G2058权，都在争夺霸权地位。G13666G3281G5461集G36ES的活动就充分G1319现了这G980G9869，欧洲和日本就不愿意袖G6175旁G16278，他们也采取了G11468应的措施，其G16757划G8616G13666G3281更宏大，投资G2159G5242更大。G21G6117G3281在密码G3534础理G16782的某些方面的研究做的G5468G3921，但在实际应G11004方面与G3281G3818的差距较大，G8821G7389自己的标准，也不规G14551。G11458G2081G7380为人们所关注的实G11004密码技术是PKG44技术。G3281G3818的PKG44应G11004已经开始，开发PKG44的厂商也G7389多家。G16780多厂家，G3926G37G68G79G87G76G80G82G85G72,EG81G87G85G88G86G87G12573推G1998了可G1209应G11004的PKG44G1147G2709，G7389些公司G3926VG72G85YSG76G74G81G12573已经开始G6564G1391PKG44服务。网络G16780多应G11004G8503在G1363G11004PKG44技术来保证网络的认证G451加G16311密和密钥管理G12573。G4625管G3926G8504，G5647的说来PKG44技术G11