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1、西安科技大学《现代密码学》课程设计报告题目：密码学计算器学 院:计算机科学与技术学院班 级:姓名：学 号:日期：2015.1.8一．课程设计题目密码学计算器的研究与实现二．分工对称密码程序实现Des算法组长:古典密码程序设计（置换）SHA算法ECC算法三．软件运行环境Windows7操作系统visualC++四．算法设计思想1.古典密码置换算法置换密码算法的原理是不改变明文字符，只将字符在明文中的排列顺序改变，从而实现明文信息的加密。置换密码又称为换位密码。矩阵换位法是实现置换密码的一种常用方法。它
2、将明文中的字母按照给定的顺序安排在一个矩阵中，然后又根据密钥提供的顺序重新组合矩阵中的字母，从而形成密文。例如，明文为attackbeginsatfive，密钥为cipher，将明文按照每行6个字母的形式排在矩阵中，形成如下形式：attackbeginsatfive根据密钥cipher中各字母在字母表中出现的先后顺序，得到给定的一个置换：f=145326因此有：密钥：145326明文：attackbeginsatfive根据上面的置换，将原有矩阵中的字母按照第1列、第4列、第5列、第3列、第2列、第6列
3、的顺序排列、则有下面的形式：aacttkbingesaivfte从而得到密文：abatgftetcnvaiikse其解密过程是根据密钥的字母数作为列数，将密文按照列、行的顺序写出，再根据由密钥给出的矩阵置换产生新的矩阵，从而恢复明文。2.ECC算法 ECC（EllipticCurvesCryptography）加密算法是一种公钥加密算法，与主流的RSA算法相比，ECC算法可以使用较短的密钥达到相同的安全程度。近年来，人们对ECC的认识已经不再处于研究阶段，开始逐步进入实际应用，如国家密码管理局颁布的SM
4、2算法就是基于ECC算法的 在引入椭圆曲线之前，不得不提到一种新的坐标系-------射影平面坐标系，它是对笛卡尔直角坐标系的扩展，增加了无穷远点的概念。在此坐标系下，两条平行的直线是有交点的，而交点就是无穷远点。两者的变换关系为：笛卡尔坐标系中的点a（x,y），令x=X/Z，y=Y/Z，则射影平面坐标系下的点a的坐标为（X,Y,Z)，如点（2,3）就转换为（2Z,3Z,Z）。加法法则运算法则：任意取椭圆曲线上两点P、Q（若P、Q两点重合，则做P点的切线）做直线交于椭圆曲线的另一点R’，过R’做y轴的平
5、行线交于R。我们规定P+Q=R。（如图） 下面，我们利用P、Q点的坐标(x1,y1)，(x2,y2)，求出R=P+Q的坐标(x4,y4)。P,Q,R'共线，设为y=kx+b，若P≠Q，k=(y1-y2)/(x1-x2)若P=Q，k=(3x2+2a2x+a4 -a1y)/(2y+a1x+a3) 解方程组得到： x4=k2+ka1-a2-x1-x2; y4=k(x1-x4)-y1-a1x4-a3;3.对称密码DES算法DES是一个16轮的Feistel型结构密码，它的分组长度为64比特，用一个56比特的密
6、钥来加密一个64比特的明文串，输出一个64比特的密文串。其中，使用密钥为64比特，实用56比特，另8位用作奇偶校验。加密的过程是先对64位明文分组进行初始置换，然后分左、右两部分分别经过16轮迭代，然后再进行循环移位与变换，最后进行逆变换得出密文。加密与解密使用相同的密钥，因而它属于对称密码体制。图4-3给出了DES过程框图。假设输入的明文数据是64比特。首先经过初始置换IP后把其左半部分32比特记为L0，右半部分32比特记为R0，即成了置换后的输入；然后把R0与密钥产生器产生的子密钥k1进行运算，其结
7、果计为f(R0,k1);再与L0进行摸2加得到L0f(R0,k1),把R0记为L1放在左边，而把L0f(R0,k1)记为R1放在右边，从而完成了第一轮迭代运算。在此基础上，重复上述的迭代过程，一直迭代至第16轮。所得的第16轮迭代结果左右不交换，即L15f(R15,k16)记为R16,放在左边，而R15记为L16放在右边，成为预输出，最后经过初始置换的逆置换IP-1运算后得到密文。图4-3DES框图DES的解密过程与加密过程共用了同样的计算过程。两者的不同之处仅在于解密时子密钥ki的使用顺序与加密时相反
8、。如果加密的子密钥k1，k2,…,k16,那么，解密时子密钥的使用顺序为与k16，k15,…,k1。即：用DES解密时，将以64位密文作为输入，第一轮迭代使用子密钥k16；第二轮迭代使用子密钥k15,…,第16轮迭代使用子密钥k1,其他运算与加密时一样，最后输出的便是64位明文。4.SHA算法散列是信息的提炼，通常其长度要比信息小得多，且为一个固定长度。加密性强的散列一定是不可逆的，这就意味着通过散列结果，无法推出任何部分的原始信息。任何输
