1   1  /  1  页   跳转

【分享】DES加密算法

【分享】DES加密算法

DES算法详述
  DES算法把64位的明文输入块变为64位的密文输出块,它所使用的密钥也是64位,整个算法的主流程图如下:
其功能是把输入的64位数据块按位重新组合,并把输出分为L0、R0两部分,每部分各长32位,其置换规则见下表:
58,50,12,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,
  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,
  即将输入的第58位换到第一位,第50位换到第2位,...,依此类推,最后一位是原来的第7位。L0、R0则是换位输出后的两部分,L0是输出的左32位,R0 是右32位,例:设置换前的输入值为D1D2D3......D64,则经过初始置换后的结果为:L0=D58D50...D8;R0=D57D49...D7。
  经过16次迭代运算后。得到L16、R16,将此作为输入,进行逆置换,即得到密文输出。逆置换正好是初始置的逆运算,例如,第1位经过初始置换后,处于第40位,而通过逆置换,又将第40位换回到第1位,其逆置换规则如下表所示:
  40,8,48,16,56,24,64,32,39,7,47,15,55,23,63,31,
  38,6,46,14,54,22,62,30,37,5,45,13,53,21,61,29,
  36,4,44,12,52,20,60,28,35,3,43,11,51,19,59,27,
  34,2,42,10,50,18,58 26,33,1,41, 9,49,17,57,25,
放大换位表
  32, 1, 2, 3, 4, 5, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 8, 9, 10,11,
  12,13,12,13,14,15,16,17,16,17,18,19,20,21,20,21,
  22,23,24,25,24,25,26,27,28,29,28,29,30,31,32, 1,
单纯换位表
  16,7,20,21,29,12,28,17, 1,15,23,26, 5,18,31,10,
  2,8,24,14,32,27, 3, 9,19,13,30, 6,22,11, 4,25,
  在f(Ri,Ki)算法描述图中,S1,S2...S8为选择函数,其功能是把6bit数据变为4bit数据。下面给出选择函数Si(i=1,2......8)的功能表:
选择函数Si
S1:
  14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7,
  0,15,7,4,14,2,13,1,10,6,12,11,9,5,3,8,
  4,1,14,8,13,6,2,11,15,12,9,7,3,10,5,0,
  15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13,
S2:
  15,1,8,14,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10,
  3,13,4,7,15,2,8,14,12,0,1,10,6,9,11,5,
  0,14,7,11,10,4,13,1,5,8,12,6,9,3,2,15,
  13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9,
S3:
  10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8,
  13,7,0,9,3,4,6,10,2,8,5,14,12,11,15,1,
  13,6,4,9,8,15,3,0,11,1,2,12,5,10,14,7,
  1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12,
S4:
  7,13,14,3,0,6,9,10,1,2,8,5,11,12,4,15,
  13,8,11,5,6,15,0,3,4,7,2,12,1,10,14,9,
  10,6,9,0,12,11,7,13,15,1,3,14,5,2,8,4,
  3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14,
S5:
  2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9,
  14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6,
  4,2,1,11,10,13,7,8,15,9,12,5,6,3,0,14,
  11,8,12,7,1,14,2,13,6,15,0,9,10,4,5,3,
S6:
  12,1,10,15,9,2,6,8,0,13,3,4,14,7,5,11,
  10,15,4,2,7,12,9,5,6,1,13,14,0,11,3,8,
  9,14,15,5,2,8,12,3,7,0,4,10,1,13,11,6,
  4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13,
S7:
  4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1,
  13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6,
  1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2,
  6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12,
S8:
  13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7,
  1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2,
  7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8,
  2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11,
在此以S1为例说明其功能,我们可以看到:在S1中,共有4行数据,命名为0,1、2、3行;每行有16列,命名为0、1、2、3,......,14、15列。
  现设输入为: D=D1D2D3D4D5D6
令:列=D2D3D4D5
  行=D1D6
  然后在S1表中查得对应的数,以4位二进制表示,此即为选择函数S1的输出。下面给出子密钥Ki(48bit)的生成算法
  从子密钥Ki的生成算法描述图中我们可以看到:初始Key值为64位,但DES算法规定,其中第8、16、......64位是奇偶校验位,不参与DES运算。故Key 实际可用位数便只有56位。即:经过缩小选择换位表1的变换后,Key 的位数由64 位变成了56位,此56位分为C0、D0两部分,各28位,然后分别进行第1次循环左移,得到C1、D1,将C1(28位)、D1(28位)合并得到56位,再经过缩小选择换位2,从而便得到了密钥K0(48位)。依此类推,便可得到K1、K2、......、K15,不过需要注意的是,16次循环左移对应的左移位数要依据下述规则进行:
循环左移位数
1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1
  以上介绍了DES算法的加密过程。DES算法的解密过程是一样的,区别仅仅在于第一次迭代时用子密钥K15,第二次K14、......,最后一次用K0,算法本身并没有任何变化。
最后编辑2005-07-22 21:53:47
分享到:
gototop
 

代码在此,部分代码根据自己情况自己修改。


========================
*.h文件


========================

enum    {ENCRYPT,DECRYPT};

class DES 
{
public:
    bool Des_Go(char *Out, char *In, long datalen, const char *Key, int keylen, bool Type);
    DES();
    virtual ~DES();

};




=====================

*.cpp 文件


======================
DES::DES()
{

}

DES::~DES()
{

}


// initial permutation IP
const static char IP_Table[64] = {
    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
};
// final permutation IP^-1
const static char IPR_Table[64] = {
    40, 8, 48, 16, 56, 24, 64, 32, 39, 7, 47, 15, 55, 23, 63, 31,
    38, 6, 46, 14, 54, 22, 62, 30, 37, 5, 45, 13, 53, 21, 61, 29,
    36, 4, 44, 12, 52, 20, 60, 28, 35, 3, 43, 11, 51, 19, 59, 27,
    34, 2, 42, 10, 50, 18, 58, 26, 33, 1, 41,  9, 49, 17, 57, 25
};
// expansion operation matrix
static const char E_Table[48] = {
    32,  1,  2,  3,  4,  5,  4,  5,  6,  7,  8,  9,
     8,  9, 10, 11, 12, 13, 12, 13, 14, 15, 16, 17,
    16, 17, 18, 19, 20, 21, 20, 21, 22, 23, 24, 25,
    24, 25, 26, 27, 28, 29, 28, 29, 30, 31, 32,  1
};
// 32-bit permutation function P used on the output of the S-boxes
const static char P_Table[32] = {
    16, 7, 20, 21, 29, 12, 28, 17, 1,  15, 23, 26, 5,  18, 31, 10,
    2,  8, 24, 14, 32, 27, 3,  9,  19, 13, 30, 6,  22, 11, 4,  25
};
// permuted choice table (key)
const static char PC1_Table[56] = {
    57, 49, 41, 33, 25, 17,  9,  1, 58, 50, 42, 34, 26, 18,
    10,  2, 59, 51, 43, 35, 27, 19, 11,  3, 60, 52, 44, 36,
    63, 55, 47, 39, 31, 23, 15,  7, 62, 54, 46, 38, 30, 22,
    14,  6, 61, 53, 45, 37, 29, 21, 13,  5, 28, 20, 12,  4
};
// permuted choice key (table)
const static char PC2_Table[48] = {
    14, 17, 11, 24,  1,  5,  3, 28, 15,  6, 21, 10,
    23, 19, 12,  4, 26,  8, 16,  7, 27, 20, 13,  2,
    41, 52, 31, 37, 47, 55, 30, 40, 51, 45, 33, 48,
    44, 49, 39, 56, 34, 53, 46, 42, 50, 36, 29, 32
};
// number left rotations of pc1
const static char LOOP_Table[16] = {
    1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1
};
// The (in)famous S-boxes
const static char S_Box[8][4][16] = {
    // S1
    14,     4,    13,     1,  2, 15, 11,  8,  3, 10,  6, 12,  5,  9,  0,  7,
     0, 15,  7,  4, 14,  2, 13,  1, 10,  6, 12, 11,  9,  5,  3,  8,
     4,  1, 14,  8, 13,  6,  2, 11, 15, 12,  9,  7,  3, 10,  5,  0,
    15, 12,  8,  2,  4,  9,  1,  7,  5, 11,  3, 14, 10,  0,  6, 13,
    // S2
    15,  1,  8, 14,  6, 11,  3,  4,  9,  7,  2, 13, 12,  0,  5, 10,
     3, 13,  4,  7, 15,  2,  8, 14, 12,  0,  1, 10,  6,  9, 11,  5,
     0, 14,  7, 11, 10,  4, 13,  1,  5,  8, 12,  6,  9,  3,  2, 15,
    13,  8, 10,  1,  3, 15,  4,  2, 11,  6,  7, 12,  0,  5, 14,  9,
    // S3
    10,  0,  9, 14,  6,  3, 15,  5,  1, 13, 12,  7, 11,  4,  2,  8,
    13,  7,  0,  9,  3,  4,  6, 10,  2,  8,  5, 14, 12, 11, 15,  1,
    13,  6,  4,  9,  8, 15,  3,  0, 11,  1,  2, 12,  5, 10, 14,  7,
    1, 10, 13,  0,  6,  9,  8,  7,  4, 15, 14,  3, 11,  5,  2, 12,
    // S4
    7, 13, 14,  3,  0,  6,  9, 10,  1,  2,  8,  5, 11, 12,  4, 15,
    13,  8, 11,  5,  6, 15,  0,  3,  4,  7,  2, 12,  1, 10, 14,  9,
    10,  6,  9,  0, 12, 11,  7, 13, 15,  1,  3, 14,  5,  2,  8,  4,
    3, 15,  0,  6, 10,  1, 13,  8,  9,  4,  5, 11, 12,  7,  2, 14,
    // S5
    2, 12,  4,  1,  7, 10, 11,  6,  8,  5,  3, 15, 13,  0, 14,  9,
    14, 11,  2, 12,  4,  7, 13,  1,  5,  0, 15, 10,  3,  9,  8,  6,
     4,  2,  1, 11, 10, 13,  7,  8, 15,  9, 12,  5,  6,  3,  0, 14,
    11,  8, 12,  7,  1, 14,  2, 13,  6, 15,  0,  9, 10,  4,  5,  3,
    // S6
    12,  1, 10, 15,  9,  2,  6,  8,  0, 13,  3,  4, 14,  7,  5, 11,
    10, 15,  4,  2,  7, 12,  9,  5,  6,  1, 13, 14,  0, 11,  3,  8,
     9, 14, 15,  5,  2,  8, 12,  3,  7,  0,  4, 10,  1, 13, 11,  6,
    4,  3,  2, 12,  9,  5, 15, 10, 11, 14,  1,  7,  6,  0,  8, 13,
    // S7
    4, 11,  2, 14, 15,  0,  8, 13,  3, 12,  9,  7,  5, 10,  6,  1,
    13,  0, 11,  7,  4,  9,  1, 10, 14,  3,  5, 12,  2, 15,  8,  6,
     1,  4, 11, 13, 12,  3,  7, 14, 10, 15,  6,  8,  0,  5,  9,  2,
    6, 11, 13,  8,  1,  4, 10,  7,  9,  5,  0, 15, 14,  2,  3, 12,
    // S8
    13,  2,  8,  4,  6, 15, 11,  1, 10,  9,  3, 14,  5,  0, 12,  7,
     1, 15, 13,  8, 10,  3,  7,  4, 12,  5,  6, 11,  0, 14,  9,  2,
     7, 11,  4,  1,  9, 12, 14,  2,  0,  6, 10, 13, 15,  3,  5,  8,
    2,  1, 14,  7,  4, 10,  8, 13, 15, 12,  9,  0,  3,  5,  6, 11
};

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

typedef bool    (*PSubKey)[16][48];

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

static void SDES(char Out[8], char In[8], const PSubKey pSubKey, bool Type);//标准DES加/解密
static void SetKey(const char* Key, int len);// 设置密钥
static void SetSubKey(PSubKey pSubKey, const char Key[8]);// 设置子密钥
static void F_func(bool In[32], const bool Ki[48]);// f 函数
static void S_func(bool Out[32], const bool In[48]);// S 盒代替
static void Transform(bool *Out, bool *In, const char *Table, int len);// 变换
static void Xor(bool *InA, const bool *InB, int len);// 异或
static void RotateL(bool *In, int len, int loop);// 循环左移
static void ByteToBit(bool *Out, const char *In, int bits);// 字节组转换成位组
static void BitToByte(char *Out, const bool *In, int bits);// 位组转换成字节组

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

static bool SubKey[2][16][48];// 16圈子密钥
static bool Is3DES;// 3次DES标志
static char Tmp[256], deskey[16];

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Code starts from Line 130
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void SetKey(const char* Key, int len)
{
    memset(deskey, 0, 16);
    memcpy(deskey, Key, len>16?16:len);
    SetSubKey(&SubKey[0], &deskey[0]);
    Is3DES = len>8 ? (SetSubKey(&SubKey[1], &deskey[8]), true) : false;
}
void SDES(char Out[8], char In[8], const PSubKey pSubKey, bool Type)
{
    static bool M[64], tmp[32], *Li=&M[0], *Ri=&M[32];
    ByteToBit(M, In, 64);
    Transform(M, M, IP_Table, 64);
    if( Type == ENCRYPT ){
        for(int i=0; i<16; ++i) {
            memcpy(tmp, Ri, 32);
            F_func(Ri, (*pSubKey));
            Xor(Ri, Li, 32);
            memcpy(Li, tmp, 32);
        }
    }else{
        for(int i=15; i>=0; --i) {
            memcpy(tmp, Li, 32);
            F_func(Li, (*pSubKey));
            Xor(Li, Ri, 32);
            memcpy(Ri, tmp, 32);
        }
    }
    Transform(M, M, IPR_Table, 64);
    BitToByte(Out, M, 64);
}
void SetSubKey(PSubKey pSubKey, const char Key[8])
{
    static bool K[64], *KL=&K[0], *KR=&K[28];
    ByteToBit(K, Key, 64);
    Transform(K, K, PC1_Table, 56);
    for(int i=0; i<16; ++i) {
        RotateL(KL, 28, LOOP_Table);
        RotateL(KR, 28, LOOP_Table);
        Transform((*pSubKey), K, PC2_Table, 48);
    }
}
void F_func(bool In[32], const bool Ki[48])
{
    static bool MR[48];
    Transform(MR, In, E_Table, 48);
    Xor(MR, Ki, 48);
    S_func(In, MR);
    Transform(In, In, P_Table, 32);
}
void S_func(bool Out[32], const bool In[48])
{
    for(char i=0,j,k; i<8; ++i,In+=6,Out+=4) {
        j = (In[0]<<1) + In[5];
        k = (In[1]<<3) + (In[2]<<2) + (In[3]<<1) + In[4];
        ByteToBit(Out, &S_Box[j][k], 4);
    }
}
void Transform(bool *Out, bool *In, const char *Table, int len)
{
    for(int i=0; i<len; ++i)
        Tmp = In[ Table-1 ];
    memcpy(Out, Tmp, len);
}
void Xor(bool *InA, const bool *InB, int len)
{
    for(int i=0; i<len; ++i)
        InA ^= InB;
}
void RotateL(bool *In, int len, int loop)
{
    memcpy(Tmp, In, loop);
    memcpy(In, In+loop, len-loop);
    memcpy(In+len-loop, Tmp, loop);
}
void ByteToBit(bool *Out, const char *In, int bits)
{
    for(int i=0; i<bits; ++i)
        Out = (In[i>>3]>>(i&7)) & 1;
}
void BitToByte(char *Out, const bool *In, int bits)
{
    memset(Out, 0, bits>>3);
    for(int i=0; i<bits; ++i)
        Out[i>>3] |= In<<(i&7);
}

bool DES::Des_Go(char *Out, char *In, long datalen, const char *Key, int keylen, bool Type)
{
if( !( Out && In && Key && (datalen=(datalen+7)&0xfffffff8) ) )
        return false;
    SetKey(Key, keylen);
    if( !Is3DES ) {  // 1次DES
        for(long i=0,j=datalen>>3; i<j; ++i,Out+=8,In+=8)
            SDES(Out, In, &SubKey[0], Type);
    } else{  // 3次DES 加密:加(key0)-解(key1)-加(key0) 解密::解(key0)-加(key1)-解(key0)
        for(long i=0,j=datalen>>3; i<j; ++i,Out+=8,In+=8) {
            SDES(Out, In,  &SubKey[0], Type);
            SDES(Out, Out, &SubKey[1], !Type);
            SDES(Out, Out, &SubKey[0], Type);
        }
    }
    return true;
}


gototop
 

嗯?爆点猛料?倒应该谢谢他提供吧。不过我用之前要货比三家哦。
gototop
 

gototop
 
1   1  /  1  页   跳转
页面顶部
Powered by Discuz!NT