版权声明:祝点赞的都脱单,评论的都好运,转发的代码无bug,阿门~ https://blog.csdn.net/zuzhiang/article/details/80794815
其实明白了DES算法的流程编程实现是不难的,当然可能会在S盒实现那碰到点问题。下面的DES算法包括加密和解密两个功能,主要有生成16个子密钥和DES算法的主程序组成。输出的信息有16轮子密钥以及每轮的中间值以及最后的结果。具体的代码中都有注释,就看代码吧。关于DES算法的流程,感兴趣的自行百度吧。
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#define MAXN 100010
char IP[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};
char IP_N[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};
char PC_1[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};
char PC_2[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};
char E[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};
char P[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};
char S_box[8][4][16]={
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,
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,
13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,10,5,14,9,
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,
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,
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,
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,
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,
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};
/*
置换函数
函数参数:a为原数组,tab为置换表,rlt为结果数组,n为置换的长度
函数功能:将a数组根据tab表换表进行n位置换,并将结果存到rlt数组。
因为在某些地方原数组a还会用到,所以没有直接覆盖原数组
*/
void permutation(char *a,char *tab,char *rlt,int n)
{
for(int i=0;i<n;i++) rlt[i]=a[tab[i]-1];
}
/*
循环左移函数
函数参数:a为原数组,rlt为结果数组,n为a数组长度,k为循环左移的位数
函数功能:将长度为n的a数组循环左移k位并存到rlt数组
*/
void xunhuanzuoyi(char *a,char *rlt,int n,int k)
{
for(int i=0;i<n;i++) rlt[i]=a[(i+k)%n];
for(int i=0;i<n;i++) a[i]=rlt[i];
}
/*
十进制转二进制函数
函数参数:c为十进制数,rlt为结果数组
函数功能:将十进制c转换成二进制并存到rlt数组,借鉴了字节转比特函数
*/
void DToB(char c,char *rlt)
{ //字节转比特
for(int i=0;i<4;i++)
{
char m=1;
*(rlt+3-i)=(c&(m<<i))>>i;
}
}
/*
求16个子密钥函数
函数参数:key为DES的64位密钥数组,sub_key为子密钥数组
函数功能:由密钥key生成16轮加密所用的子密钥
*/
void get_key(char *key,char sub_key[][48])
{
int i,j;
char c[17][28],d[17][28],tmp[56];
permutation(key,PC_1,tmp,56); //将密钥用置换1置换
for(i=0;i<56;i++)
{ //初始化 c[0],d[0]
if(i<28) c[0][i]=tmp[i];
else d[0][i-28]=tmp[i];
}
for(i=1;i<=16;i++)
{ //生成每轮子密钥
//如果为第1、2、9、16轮,则c循环左移1位
if(i==1||i==2||i==9||i==16) xunhuanzuoyi(c[i-1],c[i],28,1);
//如果是其他轮次,则c循环左移2位
else xunhuanzuoyi(c[i-1],c[i],28,2);
//如果为第1、2、9、16轮,则d循环左移1位
if(i==1||i==2||i==9||i==16) xunhuanzuoyi(d[i-1],d[i],28,1);
//如果是其他轮次,则d循环左移2位
else xunhuanzuoyi(d[i-1],d[i],28,2);
for(j=0;j<56;j++)
{ //将c、d两部分拼成tmp
if(j<28) tmp[j]=c[i][j];
else tmp[j]=d[i][j-28];
}
permutation(tmp,PC_2,sub_key[i-1],48); //用置换2得到子密钥
}
//打印16轮子密钥
printf("16个子密钥为:\n");
for(i=0;i<16;i++)
{
printf("K%d=",i);
for(j=0;j<48;j++) printf("%d",sub_key[i][j]);
printf("\n");
}
printf("\n\n");
}
/*
DES算法主函数
函数参数:msg为明文;key为密钥;rlt为加密后密文;type为1代表加密,为0表示解密
函数功能:实现DES算法的16轮加密
*/
void DES(char *msg,char *key,char *rlt,int type)
{ //参数:原文,密钥,密文,加密(1)或解密(0)
int i,j,k;
char l[17][32],r[17][32],tmp[64],sub_key[16][48];
get_key(key,sub_key); //获取子密钥
permutation(msg,IP,tmp,64); //将明文进行IP置换
printf("IP置换: ");
for(i=0;i<64;i++) printf("%d",tmp[i]);
printf("\n\n\n");
for(i=0;i<64;i++)
{ //初始化 l[0],r[0]
if(i<32) l[0][i]=tmp[i];
else r[0][i-32]=tmp[i];
}
for(i=1;i<=16;i++)
{ //进行16轮运算
/*
*/
for(j=0;j<32;j++) l[i][j]=r[i-1][j]; //获得 l[i]
permutation(r[i-1],E,tmp,48); //用置换表E对r进行置换
printf("E(R%d)=",i-1);
for(j=0;j<48;j++) printf("%d",tmp[j]);
printf("\n");
printf("E(R%d)^K%d=",i-1,i);
for(j=0;j<48;j++) printf("%d",tmp[j]^sub_key[i-1][j]);
printf("\n");
if(type==1)
{ //加密
for(j=0;j<48;j++) r[i-1][j]=tmp[j]^sub_key[i-1][j];
}
else
{ //解密
for(j=0;j<48;j++) r[i-1][j]=tmp[j]^sub_key[16-i][j];
}
int tol=0; //tol表示在r数组中的位置
//利用S盒将48位数据转化为32位
for(j=0;j<48;j+=6)
{ //将48位分为8组,每组6位
char x,y,c,b[6];
for(k=0;k<6;k++) b[k]=r[i-1][j+k];
x=b[0]*2+b[5]; //b[0]b[5]作行号,存在x中
y=b[1]*8+b[2]*4+b[3]*2+b[4]; //b[1]b[2]b[3]b[4]作列号存在y中
c=S_box[j/6][x][y]; //根据第j/6组的第x行第y列查s盒
DToB(c,r[i-1]+tol); //将十进制c转换成4位二进制存到r数组中
tol+=4; //因为存入了4位二进制数,tol指向r数组的位置+4
}
printf("第%d轮S盒输出=",i);
for(j=0;j<32;j++) printf("%d",r[i-1][j]);
printf("\n");
permutation(r[i-1],P,tmp,32); //P置换
printf("f(R%d,K%d)=",i-1,i);
for(j=0;j<32;j++) printf("%d",tmp[j]);
printf("\n");
for(j=0;j<32;j++) r[i][j]=l[i-1][j]^tmp[j]; //两者按位异或得到r[i]
printf("R%d=",i);
for(j=0;j<32;j++) printf("%d",r[i][j]);
printf("\n\n");
}
for(i=0;i<64;i++)
{ //将l和r两个拼在一起存到tmp数组中
if(i<32) tmp[i]=r[16][i];
else tmp[i]=l[16][i-32];
}
permutation(tmp,IP_N,rlt,64); //经IP逆置换得到最终的密文
}
int main()
{
char rlt[MAXN]; //rlt存储加密或解密后的结果
//msg1为要加密的明文,msg2为要解密的密文
char msg1[MAXN]={0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,1,0,0,0,1,1,0,1,0,0,0,1,0,1,0,1,1,0,0,1,1,1,1,0,0,0,1,0,0,1,1,0,1,0,1,0,1,1,1,1,0,0,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1,1};
char msg2[MAXN]={1,0,0,0,0,1,0,1,1,1,1,0,1,0,0,0,0,0,0,1,0,0,1,1,0,1,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,0,0,0,0,1,0,1,0,1,0,1,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1};
//64位密钥
char key[64]={0,0,0,1,0,0,1,1, 0,0,1,1,0,1,0,0, 0,1,0,1,0,1,1,1, 0,1,1,1,1,0,0,1, 1,0,0,1,1,0,1,1, 1,0,1,1,1,1,0,0, 1,1,0,1,1,1,1,1, 1,1,1,1,0,0,0,1};
printf("加密过程:\n\n");
DES(msg1,key,rlt,1); //加密
printf("\n加密后的密文为:\n");
for(int i=0;i<64;i++) printf("%d",rlt[i]);
printf("\n\n\n\n");
printf("解密过程:\n\n");
DES(msg2,key,rlt,0); //解密
printf("\n解密后的明文为:\n");
for(int i=0;i<64;i++) printf("%d",rlt[i]);
printf("\n\n");
return 0;
}