密码学--DES算法python

要求
原理
主要功能界面
具体功能代码
源码

要求

网上搜索DES的源代码。
利用DES源代码实现下面功能：
给定某个Sbox的输入差分情况下，计算所有输入对和所有Sbox输出差分的分布情况
统计DES算法在密钥固定情况，输入明文改变1位、2位，。。。64位时。输出密文位数改变情况。
统计DES算法在明文固定情况，输入密钥改变1位、2位，。。。64位时。输出密文位数改变情况。
为了具有客观性，2，3小题需要对多次进行统计，并计算其平均值。

异或加密算法

原理

差分：

1、公式：Sj(Bj)⨁Sj(Bj⨁ΔBj)=ΔSj的Bj的集合。

Sj()为Sbox运算，ΔBj为输入差分（6位），ΔSj为输出差分（4位），Bj为所有可能的输入。

2、Sj(Bj⨁ΔBj)
具体做法：遍历4位的二进制数ΔSj，然后再遍历6位的二进制数Bj，与输入差分ΔBj先进行异或运算，然后进行Sbox运算

3、进行异或运算Sj(Bj)⨁Sj(Bj⨁ΔBj)

4、判断结果是否与ΔSj相等，如果相等的话就把此时的Bj保存下来

5、将Bj全部输出，得到结果

（代码在下面）

明文固定密钥改变，密钥改变明文固定
跟书里差不多，简单描述下如何遍历：

run_code=''output=''key_code=des.getkey(key)#取出明文左右32位code_l=code[0:32]code_r=code[32:64]#print('L0:'+code_l)#print('R0:'+code_r)#16次迭代for j in range(16):#64左右互换code=code_r#右边32位扩展置换code_r=des.functionE(code_r)#print('选择运算:'+code_r+'\n')#获取本轮密钥key_y=key_code[j]#异或code_r=des.codeyihuo(code_r,key_y)#print('子密钥加：'+code_r+'\n')#s盒代替code_r=des.functions(code_r)#print('S盒：'+code_r+'\n')#置换运算pcode_r=des.functionp(code_r)#print('p置换：'+code_r+'\n')#异或code_r=des.codeyihuo(code_l,code_r)code_l=code#print('L'+str(j+1)+':'+code_l+'\n')#print('R'+str(j+1)+':'+code_r+'\n')#32互换code_l,code_r=code_r,code_l run_code=code_l+code_r#逆初始置换output+=des.nichange(run_code)return output

主要功能界面

1、图形化界面

一共有4个功能，分别是加密、sbox差分，明文固定密钥改变，密钥改变明文固定
（全部功能对应书本相关图）
2、点击开始加密

左边是具体过程（点击可进入相应步骤具体内容），右边是详细过程，包含加密明文密钥密文等等信息
点进具体过程：

对应书本P64~P70的密钥扩展和加密过程图，无论任何数据都和书本一样

3、sbox差分
对应题目1：给定某个Sbox的输入差分情况下，计算所有输入对和所有Sbox输出差分的分布情况

对应书本P137，可以看到结果与书上完全对的上

同时还有多个sbox可以选择

4、明文固定密钥改变，密钥改变明文固定
对应题目2、3：统计DES算法在密钥固定情况，输入明文改变1位、2位，。。。64位时。输出密文位数改变情况。
3.统计DES算法在明文固定情况，输入密钥改变1位、2位，。。。64位时。输出密文位数改变情况
同时还弄了多次进行统计，并计算其平均值
因为功能相似我放在了同一个图形化界面

明文固定密钥改变：

密钥改变明文固定：

可以看到每改变一位对应要改变多少位，而且平均下来都是在32左右
无论是密钥固定、明文改变，还是明文固定、密钥改变；无论每次改变几位，最终密文的改变位数都为在32左右，也即总的64位的一半。每次都只变化50%的位数，使得企图通过该改变密钥或明文、根据密文变化来分析的攻击者根本难以分析出结果

具体功能代码

1、加密
参考至书本P56~60，这里截取了主要函数图

2、差分
对应书本书本P136~137，这里截取了主要函数图

3、明文固定密钥改变

同上：
4、密钥改变明文固定

源码

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