江科大信息安全作业 DES 加密解密
编译环境
DEV 5.6 【VS 编译不通过 需要改动】
输入输出
第1行：输入8字符待加密明文。
第2行：输入8字符密钥。
第3行：输出 结果。
第四行：输入解密密钥。（与加密密钥相同 才能正确解密）
第五行：输入解密答案。
代码
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
// 对明文执行IP置换得到L0,R0 （L左32位,R右32位） [明文操作]
const 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
};
// 对迭代后的L16,R16执行IP逆置换,输出密文
const 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
};
/*--------------------------- 迭代法则 ----------------------------*/
// F函数,32位的R0进行E变换,扩为48位输出 (R1~R16) [备用A] [明文操作]
static 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
};
// 子密钥K(i)的获取 密钥为K 抛弃第6,16,24,32,40,48,64位 [密钥操作]
// 用PC1选位 分为 前28位C0,后28位D0 两部分
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
};
// 对C0,D0分别进行左移,共16次,左移位数与下面对应 [密钥操作]
static char Move_Table[16]={
1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1
};
// C1,D1为第一次左移后得到,进行PC2选位,得到48位输出K1 [备用B] [密钥操作]
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,
41,52,31,37,47,55,30,40,51,34,33,48,
44,49,39,56,34,53,46,42,50,36,29,32
};
/*------------- F函数 备用A和备用B 异或 得到48位输出 ---------------*/
// 异或后的结果48位分为8组,每组6位,作为8个S盒的输入 [组合操作]
// S盒以6位作为输入(8组),4位作为输出(4*(8组)=32位)
// S工作原理 假设输入为A=abcdef ,则bcde所代表的数是0-15之间的
// 一个数记为 X=bcde ,af代表的是0-3之间的一个数,记为 Y=af
// 在S1的X列,Y行找到一个数Value,它在0-15之间,可以用二进制表示
// 所以为4bit (共32位)
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, 0, 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, 0, 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
};
// F函数 最后第二步,对S盒输出的32进行P置换 [组合操作]
// 输出的值参与一次迭代:
// L(i)=R(i-1)
// R(i)=L(i-1)^f(R(i-1),K(i)) 异或
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
};
// 16个子密钥K(1~16)
static bool SubKey[16][48]={0};
void BitsCopy(bool *DatOut,bool *DatIn,int Len); // 数组复制
void ByteToBit(bool *DatOut,char *DatIn,int Num); // 字节到位
void BitToByte(char *DatOut,bool *DatIn,int Num); // 位到字节
void BitToHex(char *DatOut,bool *DatIn,int Num); // 二进制到十六进制 64位 to 4*16字符
void HexToBit(bool *DatOut,char *DatIn,int Num); // 十六进制到二进制
void TablePermute(bool *DatOut,bool *DatIn,const char *Table,int Num); // 位表置换函数
void LoopMove(bool *DatIn,int Len,int Num); // 循环左移 Len长度 Num移动位数
void Xor(bool *DatA,bool *DatB,int Num); // 异或函数
void S_Change(bool DatOut[32],bool DatIn[48]); // S盒变换
void F_Change(bool DatIn[32],bool DatKi[48]); // F函数
void SetKey(char KeyIn[8]); // 设置密钥
void PlayDes(char MesOut[8],char MesIn[8]); // 执行DES加密
void KickDes(char MesOut[8],char MesIn[8]); // 执行DES解密
int main()
{
int i=0;
char MesHex[16]={0}; // 16个字符数组用于存放 64位16进制的密文
char MyKey[8]={0}; // 初始密钥 8字节*8
char YourKey[8]={0}; // 输入的解密密钥 8字节*8
char MyMessage[8]={0}; // 初始明文
/*-----------------------------------------------*/
printf("Welcome! Please input your Message(64 bit):\n");
gets(MyMessage); // 明文
printf("Please input your Secret Key:\n");
gets(MyKey); // 密钥
while(MyKey[i]!='\0') // 计算密钥长度
{
i++;
}
while(i!=8) // 不是8 提示错误
{
printf("请输入加密信息!\n");
gets(MyKey);
i=0;
while(MyKey[i]!='\0') // 再次检测
{
i++;
}
}
SetKey(MyKey); // 设置密钥 得到子密钥Ki
PlayDes(MesHex,MyMessage); // 执行DES加密
printf("信息已加密!:\n"); // 信息已加密
for(i=0;i<16;i++)
{
printf("%c ",MesHex[i]);
}
printf("\n");
printf("\n");
printf("请输入解密密钥:\n"); // 请输入密钥以解密
gets(YourKey); // 得到密钥
SetKey(YourKey); // 设置密钥
KickDes(MyMessage,MesHex); // 解密输出到MyMessage
printf("解密答案:\n"); // 解密结束
for(i=0;i<8;i++)
{
printf("%c ",MyMessage[i]);
}
printf("\n");
system("pause");
/*------------------------------------------------*/
}
/*-------------------------------
把DatIn开始的长度位Len位的二进制
复制到DatOut后
--------------------------------*/
void BitsCopy(bool *DatOut,bool *DatIn,int Len) // 数组复制 OK
{
int i=0;
for(i=0;i<Len;i++)
{
DatOut[i]=DatIn[i];
}
}
/*-------------------------------
字节转换成位函数
每8次换一个字节 每次向右移一位
和1与取最后一位 共64位
--------------------------------*/
void ByteToBit(bool *DatOut,char *DatIn,int Num) // OK
{
int i=0;
for(i=0;i<Num;i++)
{
DatOut[i]=(DatIn[i/8]>>(i%8))&0x01;
}
}
/*-------------------------------
位转换成字节函数
字节数组每8次移一位
位每次向左移 与上一次或
---------------------------------*/
void BitToByte(char *DatOut,bool *DatIn,int Num) // OK
{
int i=0;
for(i=0;i<(Num/8);i++)
{
DatOut[i]=0;
}
for(i=0;i<Num;i++)
{
DatOut[i/8]|=DatIn[i]<<(i%8);
}
}
/*----------------------------------
二进制密文转换为十六进制
需要16个字符表示
-----------------------------------*/
void BitToHex(char *DatOut,bool *DatIn,int Num)
{
int i=0;
for(i=0;i<Num/4;i++)
{
DatOut[i]=0;
}
for(i=0;i<Num/4;i++)
{
DatOut[i] = DatIn[i*4]+(DatIn[i*4+1]<<1)
+(DatIn[i*4+2]<<2)+(DatIn[i*4+3]<<3);
if((DatOut[i]%16)>9)
{
DatOut[i]=DatOut[i]%16+'7'; // 余数大于9时处理 10-15 to A-F
} // 输出字符
else
{
DatOut[i]=DatOut[i]%16+'0'; // 输出字符
}
}
}
/*---------------------------------------------
十六进制字符转二进制
----------------------------------------------*/
void HexToBit(bool *DatOut,char *DatIn,int Num)
{
int i=0; // 字符型输入
for(i=0;i<Num;i++)
{
if((DatIn[i/4])>'9') // 大于9
{
DatOut[i]=((DatIn[i/4]-'7')>>(i%4))&0x01;
}
else
{
DatOut[i]=((DatIn[i/4]-'0')>>(i%4))&0x01;
}
}
}
// 表置换函数 OK
void TablePermute(bool *DatOut,bool *DatIn,const char *Table,int Num)
{
int i=0;
static bool Temp[256]={0};
for(i=0;i<Num;i++) // Num为置换的长度
{
Temp[i]=DatIn[Table[i]-1]; // 原来的数据按对应的表上的位置排列
}
BitsCopy(DatOut,Temp,Num); // 把缓存Temp的值输出
}
// 子密钥的移位
void LoopMove(bool *DatIn,int Len,int Num) // 循环左移 Len数据长度 Num移动位数
{
static bool Temp[256]={0}; // 缓存 OK
BitsCopy(Temp,DatIn,Num); // 将数据最左边的Num位(被移出去的)存入Temp
BitsCopy(DatIn,DatIn+Num,Len-Num); // 将数据左边开始的第Num移入原来的空间
BitsCopy(DatIn+Len-Num,Temp,Num); // 将缓存中移出去的数据加到最右边
}
// 按位异或
void Xor(bool *DatA,bool *DatB,int Num) // 异或函数
{
int i=0;
for(i=0;i<Num;i++)
{
DatA[i]=DatA[i]^DatB[i]; // 异或
}
}
// 输入48位 输出32位 与Ri异或
void S_Change(bool DatOut[32],bool DatIn[48]) // S盒变换
{
int i,X,Y; // i为8个S盒
for(i=0,Y=0,X=0;i<8;i++,DatIn+=6,DatOut+=4) // 每执行一次,输入数据偏移6位
{ // 每执行一次,输出数据偏移4位
Y=(DatIn[0]<<1)+DatIn[5]; // af代表第几行
X=(DatIn[1]<<3)+(DatIn[2]<<2)+(DatIn[3]<<1)+DatIn[4]; // bcde代表第几列
ByteToBit(DatOut,&S_Box[i][Y][X],4); // 把找到的点数据换为二进制
}
}
// F函数
void F_Change(bool DatIn[32],bool DatKi[48]) // F函数
{
static bool MiR[48]={0}; // 输入32位通过E选位变为48位
TablePermute(MiR,DatIn,E_Table,48);
Xor(MiR,DatKi,48); // 和子密钥异或
S_Change(DatIn,MiR); // S盒变换
TablePermute(DatIn,DatIn,P_Table,32); // P置换后输出
}
void SetKey(char KeyIn[8]) // 设置密钥 获取子密钥Ki
{
int i=0;
static bool KeyBit[64]={0}; // 密钥二进制存储空间
static bool *KiL=&KeyBit[0],*KiR=&KeyBit[28]; // 前28,后28共56
ByteToBit(KeyBit,KeyIn,64); // 把密钥转为二进制存入KeyBit
TablePermute(KeyBit,KeyBit,PC1_Table,56); // PC1表置换 56次
for(i=0;i<16;i++)
{
LoopMove(KiL,28,Move_Table[i]); // 前28位左移
LoopMove(KiR,28,Move_Table[i]); // 后28位左移
TablePermute(SubKey[i],KeyBit,PC2_Table,48);
// 二维数组 SubKey[i]为每一行起始地址
// 每移一次位进行PC2置换得 Ki 48位
}
}
void PlayDes(char MesOut[8],char MesIn[8]) // 执行DES加密
{ // 字节输入 Bin运算 Hex输出
int i=0;
static bool MesBit[64]={0}; // 明文二进制存储空间 64位
static bool Temp[32]={0};
static bool *MiL=&MesBit[0],*MiR=&MesBit[32]; // 前32位 后32位
ByteToBit(MesBit,MesIn,64); // 把明文换成二进制存入MesBit
TablePermute(MesBit,MesBit,IP_Table,64); // IP置换
for(i=0;i<16;i++) // 迭代16次
{
BitsCopy(Temp,MiR,32); // 临时存储
F_Change(MiR,SubKey[i]); // F函数变换
Xor(MiR,MiL,32); // 得到Ri
BitsCopy(MiL,Temp,32); // 得到Li
}
TablePermute(MesBit,MesBit,IPR_Table,64);
BitToHex(MesOut,MesBit,64);
}
void KickDes(char MesOut[8],char MesIn[8]) // 执行DES解密
{ // Hex输入 Bin运算 字节输出
int i=0;
static bool MesBit[64]={0}; // 密文二进制存储空间 64位
static bool Temp[32]={0};
static bool *MiL=&MesBit[0],*MiR=&MesBit[32]; // 前32位 后32位
HexToBit(MesBit,MesIn,64); // 把密文换成二进制存入MesBit
TablePermute(MesBit,MesBit,IP_Table,64); // IP置换
for(i=15;i>=0;i--)
{
BitsCopy(Temp,MiL,32);
F_Change(MiL,SubKey[i]);
Xor(MiL,MiR,32);
BitsCopy(MiR,Temp,32);
}
TablePermute(MesBit,MesBit,IPR_Table,64);
BitToByte(MesOut,MesBit,64);
}
