15336061_胡梦秋_实验二1

【实验报告】 本实验主要涉及了对称密钥体制中的数据加密标准（DES）以及五种常见的密码模式：电码本模式（ECB）、链式模式（CBC）、反馈模式（CFB）、输出反馈模式（OFB）和计数器模式（CTR）。实验者通过C++编程实现了这些加密和解密过程。 1. **DES加密解密原理**： DES是一种块密码，使用64位的数据块和56位的密钥进行操作。它由初始置换、16轮迭代和最终置换组成。每轮迭代包括扩展置换、异或、换字盒和直接置换等步骤。轮密钥的生成涉及压缩置换和轮密钥左移。加密和解密过程基本相同，只是轮密钥的顺序相反。 2. **字符编码与二进制转换**： 实验中，任何字符（包括英文、中文、符号）都需要转换为二进制比特串。ASCII码用于表示英文和常见符号，对于中文，虽然其ASCII码为负数，但仍能转换为比特。输出密文通常采用16进制形式。 3. **密码模式实现**： - **ECB（电码本模式）**：不依赖于前一个块，适合独立的数据块加密，但安全性较低，因为相同的明文块会生成相同的密文。 - **CBC（链式模式）**：每个明文块与前一个密文块异或后加密，增加了安全性，但需要初始向量（IV）。 - **CFB（反馈模式）**：加密后的密文块通过位移和异或操作影响下一个明文块的加密，具有良好的错误传播特性。 - **OFB（输出反馈模式）**：密钥流生成器产生连续的密钥流，与明文异或后得到密文，灵活性高。 - **CTR（计数器模式）**：使用计数器生成密钥流，与明文异或得到密文，快速且并行性好，但必须妥善管理计数器。 4. **实验挑战与解决**： - 对于中文字符，需要注意其在不同环境下的字节表示，如在QT环境下，中文可能占用3个字节而非通常的2个字节，这在选择加密模式时需要考虑。 - 输出密文通常以16进制形式展示，避免直接转换回字符可能导致的乱码问题。 - 实验过程中，通过ECB模式对相同明文块的加密结果进行检查，以验证DES算法的正确性。 5. **实验心得**： 通过这次实验，不仅加深了对DES加密机制的理解，还掌握了不同密码模式的运用。尤其是在处理中文字符和比特流转换的过程中，学习到了新的知识，比如ASCII码的扩展应用和不同编码方式对字节数的影响。这次实验对理解和应用密码学原理提供了宝贵的实践经验。