Проектирование и разработка информационных систем

 
 

---

44 
3 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ШИФРОВАНИЯ 
КРИПТОАНАЛИЗА 
3.1 Практическая реализация алгоритмов шифрования 
3.1.1 Требования к инструментам 
Шифрование и дешифрование должно осуществляться с помощью 
алгоритмов DES и AES.
Входные данные в виде текста читаются из файла 
Выходные денные в виде зашифрованного и расшифрованного текста 
выводятся в файл. 
Ключ для шифрования задается в реализации «CotaFota». 
Алгоритм DES реализуется для 16 раундов шифрования 
Алгоритм AES должен позволять работать с ключами длины: 128, 192, 
256 бит. 
3.1.2 Практическая реализация алгоритма DES 
Для 
реализации 
алгоритмов 
шифрования, 
расшифрования 
использовался язык C. Выбор обусловлен тем, что для решения задачи не 
требуется объектно-ориентированных свойств, а также в существующих 
реализациях использован язык С.
Реализация шифрования с использованием алгоритма DES построена на 
основании открытых источников [2], [27]. 
Алгоритм DES в данной работе использован, как блочный шифр с 
подстановками, перестановками и битовыми операциями. Шифруемая 
информация разбивается на блоки по 64 бит, при этом, каждый блок 
шифруется отдельно, не взаимодействуя с другими блоками. Используется 
ключ, в котором 56 бит значимы, 8 бит, которые в реальных системах служат 

---

45 
для контроля четности (проверка правильности ключа), в текущей реализации 
8 проверочных бит не используются. 
Таблицы, использующиеся при шифровании, расшифровании данных 
представлены в виде статических постоянных (таблица 3.1) 
Таблица 3.1 
Постоянные алгоритма DES 
Статические постоянные 
Описание 
static const char des_IP_table[64] 
Таблица начальной перестановки исходного текста 
static const char des_invIP_table[64] 
Таблица обратной перестановки.
Обратная перестановка по отношению к начальной. 
static const char des_E_table[48] 
Таблица для расширения 32 бит до 48 бит 
static const char des_S_table[8][64] 
Таблица преобразования 8-битных блоков 
static const char des_P_table[32] 
Таблица перестановки 
static const char des_CD_table[56] 
Таблица перестановки ключа 
static const char des_CD_shift_table[16] Таблица циклических сдвигов ключа 
static const char des_subkey_table[] 
Таблица формирования ключей для каждого раунда 
В таблицах определен порядок перестановок, преобразований, которые 
происходят с текстом или с ключом по определенным правилам. 
Функции, реализованные для алгоритма приведены в таблице 3.2 
Таблица 3.2 
Функции алгоритма DES 
Функция 
Описание 
1 
2 
static uint64_t des_apply_table 
(uint64_t in, const char table[], int size) 
Функция применения таблиц преобразования к 
тексту, ключу на всех этапах работы алгоритма 
static void des_create_subkey 
(uint64_t key, uint64_t subkey[]) 
Фнукция формирования ключей для каждого 
раунда преобразования информации 
uint64_t des_encode(uint64_t in, uint64_t key) Объявлена в заголовочном файле 
Функция 
шифрования 
56-битного 
блока 
информации 
uint64_t des_decode(uint64_t in, uint64_t key) Объявлена в заголовочном файле 
Функция расшифрования 56-битного блока 
информации 

---

46 
Продолжение таблицы 3.2 
1 
2 
void des_crypt 
(char *input_fname, char *output_fname, char 
*password) 
Объявлена в заголовочном файле 
Функция чтения информации, вызов функции 
шифрования блока, запись зашифрованной 
информации 
void des_decrypt 
(char *input_fname, char *output_fname, char 
*password) 
Объявлена в заголовочном файле 
Функция чтения зашифрованной информации, 
вызов функции расшифрования блока, запись 
расшифрованной информации 
void test_des(void) 
Объявлена в заголовочном файле 
Основная 
функция, 
которая 
позволяет 
обработать пример, а также вызывает функции 
шифрования/расшифрования текста