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      1. 利用語言實現DES加密算法

        時間:2024-08-04 15:24:53 理工畢業論文 我要投稿
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        利用匯編語言實現DES加密算法

        摘要:DES算法是一種數據加密算法。自從1977年公布以來,一直是國際上的商用保密通信和機通信的最常用的加密標準。DES算法的實現一般用高級語言。

        關鍵詞:加密算法DES匯編語言

        在界及非金融界的保密通信中,越來越多地用到了DES算法。DES(DataEncryptionStandard)即數據加密算法,是IBM公司于1977年成功并公開發表的。隨著我國三金工程尤其是金卡工程的啟動,DES算法在POS、ATM、磁卡及智能卡(IC卡)中被廣泛,以此來實現關鍵數據的保密。如信用卡持卡人的PIN的加密傳輸、IC卡與POS間的雙向認證、金融交易中的密碼鍵盤等,均用到DES算法。由于密碼鍵盤不可能使用高級語言,所以用匯編語言實現DES就非常實用。

        1DES算法的簡單原理

          DES是一種分組密碼。假定明文m是由0和1組成的長度為64位的符號串,密鑰k也是64位的0、1符號串。

        設:M=m1m2m3…m64

           K=k1k2k3…k64

        加密過程可表達如下:

        DES(m)=IP-1·T16·T15…T2·T1·IP(m)

        其中:IP(m)是初始置換,IP-1是逆置換,T16~T1是16次迭代。

        (1)初始置換IP

          功能是把輸入的明文m按位重新組合,并把輸出分為L0、R0兩部分,每部分各長32位,其置換規則如下:

        58,50,42,34,26,18,10,2,

        60,52,44,36,28,20,12,4,

        62,54,46,38,30,22,14,6,

        64,56,48,40,32,24,16,8,

        57,49,41,33,25,17,9,1,

        59,51,43,35,27,19,11,3,

        61,53,45,37,29,21,13,5,

        63,55,47,39,31,23,15,7

        (2)逆置換IP-1

          經過16次迭代運算后,得到L16、R16,將此作為輸入,進行逆置換。逆置換滿足:

        IP·IP-1=IP-1·IP=I

        逆置換正好是初始置換的逆運算。

        (3)T16~T1的迭代計算

          DES的迭代算法采用模2加法。

          在通信的兩端,雙方約定了一致的密鑰。在通信的源點用密鑰對核心數據進行加密并形成密文,然后,以密文的形式在公共通信網中傳輸到通信網絡的終點。數據到達終點后,用同樣的密鑰對密文數據進行解密,便再現了明文形式的核心數據。這樣,便保證了核心數據(如PIN、MAC等)在公共通信網中傳輸的安全性和可靠性。

        2匯編語言的實現

          用匯編語言實現DES算法有它的優勢也有它的難點。優勢是51匯編的位操作可以方便地實現置換功能。但用匯編語言實現算法的迭代運算及循環功能比較煩瑣。在用51匯編實現DES的過程中,我編寫了幾個子程序,組合起來可實現DES算法加密。在這里寫出一些思路,有需要的同行可與我聯系(E-mail:zhoubin@jlu.edu.cn)。

          8031有16個可以位尋址的寄存器,可放置128位的數據,利用它可實現DES的轉置功能。將明文m放入寄存器27H~20H中,即位地址00H對應m64,3FH對應m1。利用標志寄存器C可實現置換與逆置換程序。在DES的16次迭代過程中,要實現公式:

        Li=Ri-1;Ri=Li-1f(Ri-1,ki)

        的運算過程,其關鍵在于f(Ri-1,ki)的功能。f是將32位的輸入轉化為32位的輸出。其中含3項技術:

         、賹32位膨脹為48位的E功能。該項功能可用類似于置換功能的子程序編寫。

         、48位子密鑰的生成。為了便于51匯編生成子密鑰,可以使用主機用串口下傳的方式,由主機將16個子密鑰傳給89C52為核心的單片機,然后存入80H~FFH中。如果密鑰是固定的,則可直接將子密鑰固化在89C52的Flash中。

          ③S盒的功能是將48位的輸入再次縮為32位。具體實現是將S盒表存入89C52的Flash中,每次通過查表求得S輸出的結果。

        下面列舉其中的幾個子程序。

        (1)IP置換子程序

        ;入口寄存器:(MSB)2726252423222120(LSB),出口寄存器:(MSB)2F2E2D2C2B2A2928(LSB)

        ;功能:將入口寄存器的數據按置換表換位。

        IP:MOVC,06H;將m58送到進位標志中

        MOV7FH,C;將進位標志送m1中

        MOVC,0EH;將m50送到進位標志中

        MOV7EH,C;將進位標志送m2中

        ;重復,按表編寫

        .


        .

        .

        MOVC,31H;將m15送到進位標志中

        MOV41H,C;將進位標志送m63中

        MOVC,39H;將m7送到進位標志中

        MOV40H,C;將進位標志送m64中

        RET

        (2)逆置換子程序

        ;入口寄存器:(MSB)2726252423222120(LSB),出口寄存器:(MSB)2F2E2D2C2B2A2928(LSB)

        ;功能:將入口寄存器的數據按逆置換表換位。

        IPRVS:MOVC,18H;將m40送到進位標志中

        MOV7FH,C;將進位標志送m1中

        MOVC,38H

        .

        .

        .

        RET

        (3)異或子程序

        ;入口寄存器:272625243F3E3D3C,出口寄存器:2B2A2928

        ;功能:將寄存器27262524的和寄存器3F3E3D3C的內容異或。結果保存在2B2A2928寄存器中。

        XORLF:MOVA,3FH;將高8位異或

        XRLA,27H

        MOV2BH,A;放入出口處

        MOVA,3EH

        XRLA,26H

        MOV2AH,A

        MOVA,3DH

        XRLA,25H

        MOV29H,A

        MOVA,3CH

        XRLA,24H

        MOV28H,A

        RET

        (4)S盒子程序

        ;入口寄存器:(MSB)2F2E2D2C2B2A2928,出口寄存器:(MSB)27262524

        ;功能:48位→32位

        S6TO4:MOV20h,2FH;取出高位數據

        LCALLS162345;調用實現Si(b1b6,b2b3b4b5)

        ;的功能子程序

        MOVDPTR,#S1TAB;S盒表的首址

        MOVA,21H;取出第幾個S盒

        LCALLDPTRADD

        CLRA

        MOVCA,@A DPTR;求出S盒的表地址及S結果

        SWAPA

        MOV27H,A;保存高位結果

        MOV20H,2EH

        LCALLS162345

        ;重復

        RET

        利用這些子程序,我們成功地開發了以89C52為核心單片機的密鑰鍵盤,可用于系統的用戶遠程密碼修改,也可用于其它商用密文的傳輸。

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