C语言编译密码方案的应用网络安全论文.doc

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C语言编译密码方案的应用_网络安全论文摘要：随着计算机技术飞速发展，编程技术取得巨大进步，各种各样的程序为我们学习工作生活提供了很大方便，编程工具和语言类型也空前丰富。其中，C语言由于实现速度快，逻辑性强，在编程技术中占有重要地位，成为研究开发的重要工具，很多环境下非常便捷。本文从研究角度出发，以总结的方式，介绍在采用C语言编译密码方案并进行分析的过程，在应用中不断学习。

关键词：C语言；密码方案；模拟1引言在信息化时代，对信息的存储、处理和传输的安全需求越来越迫切。随着互联网的广泛应用，信息安全已经成为关乎国家、社会、经济和军事安全的重要课题。解决这一问题的有效手段之一是使用现代密码技术，因此对密码技术的研究有重大意义。

有现代数学理论的支撑，密码技术越来越成熟。除了理论上的分析，有时候需要进行实验模拟，通过编程运行获得运行参数或效率分析，还有对密码方案进行分析攻击。通过C语言编程的体会，总结密码编程的经验。

2 C语言编程的特点C语言编程作为计算机类的必修课，应用广泛，各方面具有较大优势主要有几点：一是C语言灵活性比较好，代码运行效率高，软件开发运行可以接触到机器底层；二是C语言编程工具，例如MFC拥有着庞大的库，掌握了这些库函数可以为编程带来很大便利；三是与操作系统结合更紧密，编译和运行具有优势。

密码编程也具有其自身特点，以经典分组密码为例，首先算法通常是对某一字符串进行加密，偏向于对字节或比特的操作；其次，编译时字节长度、字符类型可能变化，需及时调整。当然，密码方案通常结构明确，各部件功能清晰，给编程带来方便。

3采用C语言对密码方案进行编程采用C语言编译密码方案时，可按照以下流程，同样以经典分组密码为例。分组密码包括SPN、Feistel和Lai-Massy三种结构，但总体上有共性，都包含共同组件：S盒、P层、主函数和迭代结构。

S盒的实现：S盒的实现比较简单，通常把S盒定义成一个一元数组，其中，i是数组中第i位置，在密码方案中代表S盒的输入；数组的值作为S盒的输出，output=S[input]，这样就实现了S盒运算。

P层的实现：P函数的实现相对要复杂一些，因为不同密码方案，P函数通常不同，甚至采用的数学工具和运行结构上都大相径庭。不过归纳而言，无非是针对比特运算或者是针对字节的运算。针对比特的运算只要将每个比特看作一个元素，而针对字节的运算就不能简单的将字节看作元素，如果伴随着字节长度的变换，需要重新定义字节，在完成运算之后再将字节长度增加或减少。字节长度变换可以采用以下方法：将32比特的字拆成8比特的字节：a[i]=（a>>8*i）&0xff；将8比特字节连成32比特字：a=（a[3]<<24）|a[2]<<16|a[1]<<8|a[0]。

其他变换可按照同样方法，也包括4比特的半字节操作。还有一点要注意，大多数计算机运算的最大长度是32比特，运行更大长度时需要进行拆分，也是以数组的形式实现，拆分运算之后再连接成原长度。

主函数：主函数在实现时，直接调用已编写过的S、P函数，经典分组密码方案具有多轮迭代结构，所以主函数只定义其中一轮操作，目标是表达出一轮加密过程完整的逻辑结构，再由迭代操作完成轮数控制。首先对字节赋初值，将要加密的字段分成几个数组，而后运算，下面是一次攻击中主函数代码的一部分，包括子密钥加、S盒运算、P层运算。具体的S、P函数在此未列出。

for（int round=0；round<12；round++）{AddRoundKey（ciphertext，k[round]）；S（ciphertext）；P（ciphertext）；}AddRoundKey（ciphertext，k[12]）；}迭代结构：迭代结构在实现过程中，最需要注意的是迭代轮数的设定。根据具体的密码方案要求，大多数迭代的最后一轮只是子密钥加，而不包含S、P的操作，所以最后一轮迭代不能参与到主函数的迭代中，而要单独运行，这样主函数的迭代次数和循环轮数不一致。

4其他在编译密码方案时还有其他一些需要添加的部件，例如计时程序、随机数产生程序等。

计时程序：计时程序在效率对比方面比较重要，对密码的攻击通常需要对运行时间和效率进行评估，所以从程序执行开始到结束需要设置计时程序。

头文件：#include"time.h"计时程序开始：clock_tstart，finish；double duration；start=clock（）；计时程序结束：finish=clock（）；duration=（double）（finish-start）/CLOCKS_PER_SEC；printf（"＼n%fsecond"，duration）；system（"pause"）；生成4以内随机数：srand（（int）time（NULL））；rand（）%4。

涉及到密码分析时，还有更多的细节需要注意。

参考文献[1]Biham E，Shamir A.Differential fault analysis of secret key cryptosystems[C].Proceedings of the 17th Annual Internation Cryptology Conferenec on Advances in Cryptology.

[2]Tunstall Michael，MukhopadhyayDebdeep.DifferentialFault Analysis of the AdvancedEncryption Standard Using aSingle Fault.2009.Available at[3]Quisquater J J，Samyde D.Electromagnetic analysis（EMA）：Measures and countermeasures for smart cards//Proceedings of the Smart Cards Programming and Security（e-Smart 2001）.LNCS 2140.Cannes，France，2001：200-210.