enefry 发表于 2013-1-26 12:34:08

DES 加密解密 ( C语言实现 )

 Des算法介绍: http://zh.wikipedia.org/wiki/DES
维基百科中des算法的介绍很详细了.
 
 
1轮的 des 采用 56 位有效的密钥(密钥本来是64位,其中第8,16,24,32,40,48,56,64位不影响结果) 对 64 位(8字节) 数据 进行加密, 加密解密算法是统一算法(过程一样,使用密钥次序不同)。
 
算法过程:
概述:
通过图比较容易 理解
 
http://dl.iteye.com/upload/attachment/558718/0bdb82ff-7120-3315-a912-95eb5817afeb.png
 
① 算法开始对 输入数据进行初始的位置换 , IBM 已经给出置换表(下面大量置换都是查表置换 )置换之后得到初始数据。
{
置换表:
  char table_IP[]    /* 初始置换表 IP */
   = { 
    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 
   };
   所以现在查表一位一位置换,比如 :
   原始数据存在 data1-data64 这 64 位中,置换后数据存在 to1 - to64 中:
   则有: to1 = data58, to2 = data50, to42 = data42 ... to64 = data7 .
   这样就可以得到新数据。
 
}//第一步结束
              
 
② 初始置换后将进行 16 轮的加密过程(16 轮是一样的)<这个过程中初始数据先被分成左右两部分 各 32位 >
  {
   2.1  对右边部分进行扩展置换 (通过查表,将32位数据变换为 48 位)
     过程如:
 char table_E[]
 = {
          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  
    };
    原始数据存在 data1-data32 这 32 位中,置换后数据存在 to1 - to48 中:
     则有: to1 = data32,   to2 = data1,   to42 = data2  ... to64 = data1 .
    其实其中就是重复去了一些值,将32位扩展到48位。
 
 
   2.2 现在得到 48 位扩展数据,将它和这一轮的密钥进行异或运算  得到还是48位的数据  (密钥怎么得到 ?得到什么样的密钥 ?后面再说)
  
 
   2.3 这里是一个很精妙的 S 盒置换 , IBM 提供了8张表,将48位的数据压缩为 32 位
   { // 这里 也是采用分组的方法 ! 48位分成 8组,每组 6 位压缩后这个分组是 4 位 过程如下:
     ( S表很大,这里不写出来 ,源码中有 : char table_S )
    
     从与密钥异或后的数据中中 取出 一个分组  
       比如 第 i  = 1 个分组 为: 1 0 1 0 1 0    则 我们先选择 S盒中的 第 1 张表 《 S盒的表选择 》
      
        然后再从 第 i 张表中取出 置换值
       {
          这个分组中的 第1位和第6为决定所在行 10 则是 第 2 行  (行是:0,1,2,3 行)
          这个分组中的 第2-5位决定所在列  0101 这是     第 5 列  (列是:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f 列)
          则我们可以 从 表 1 选出 第 2 行,第 5 列 的值,是 6
        }
 
        6 的二进制值为:0110 这个值就是我们置换后的值 !       
    
      
   }//  S盒 结束
  
   2.4 P-盒置换 , 对S盒产生的 32位数据进行置换。( 和前面的置换是一样的,只是表不同)
  
   2.5 将 P 盒置换出来的数据与 左半部分进行置换 。
  
   2.6 将2.5产生的数据放置到左边数据块中。
 
   2.7 将左右两部分进行交换。  
 
  }//第二步  结束循环 
 
 
③ 末置换 ,置换方法和前面的置换方法一样。
 
 
/// 第二步详细图
 

http://dl.iteye.com/upload/attachment/558720/36234683-6922-3e14-9df6-397d509313da.png
 
 
 
 
 
每一轮用于异或密钥产生方法:
 

 
http://dl.iteye.com/upload/attachment/558728/cdb97497-d14e-3229-bd27-033e09d3ef10.png
 
 
密钥处理只有 3 步 :
 
① 初始置换(有且只有 1 次)《这里是64位进行置换》
 
② 分成左右两部分进行循环移位
 {
    循环只在 有效位中进行循环移位《关键是 :两部分,有效位》       
 }
 
③ 从 56 有效位 中提取 48 位 《 这里的细节是 56 位 !从置换表中可以开出 》
 
 
 
实现算法:
 
代码用了大量位运算 :
 
关键 一个是取指定位的值 比如 从 data【0】开始取第 37 位 : ( 37 = 0010 0101 ) (从 0 位开始)
/// 解释   这里的位顺序可能比较奇怪 :  一个字节 是 8  位 比如 1000  1100  这里 第 0 位 是 1000 中的 1 ,
/// 第 1 位是 1000 中的红色字,以此类推
 
第 37 为则是 : data  中的 5 位 
所以可以这样计算    ( data[ k>>3 ]  >> ( 7 - ( k & 0x07 ) ) )&0x01  ;
 
其中: data[ k>>3 ]  得到第 n 个数, ( 7- (  k & 0x07 )) 得到第 m位 ,将这一位移到最低位 和 0x01与就可以得到这个位的值。
 
 
 
 
实现算法中的 函数 和 上图对应
 
---------------------------------------  密钥  ------------------------------------------------------
//密钥置换
void fun_InitReplacementKey
 
//对密钥进行移位,并存在接下来下面的字节中
void fun_MoveKey
 
 
//对密钥进行压缩置换并保存到指定位置
void fun_ReplacementCompressKey
 
----------------------------------------- 过程函数 -------------------------------------------------
 
//初始置换 ip
void fun_initReplacement
 
//扩展置换
void fun_expandReplacement_32To48
 
//加 密钥 异或
void fun_xor_48
 

// s盒置换
void fun_S_Replacement
 
//P盒置换
void fun_P_Replacement
 
//左右域异或
void fun_xor_32
 
 
 
 
//末置换 fp
void fun_finalReplacement
 
 
------------------------------------------------------------------------------------------------------
 
最后还有几个函数:
 
//设置 密码
void setKey
 
 
//des 加密
char* des
 

// 解密
char * dedes
 
 
 
日志输出控制 宏:
 
//打印过程中 <数据日志>
//#define __LOGDATA__
 
 
//打印过程中 <Debug日志>
//#define __DEBUG__
 
 
//打印过程中<每一轮结果的日志>
//#define __LOG__
 
 
//打印 <结果日志>
//#define __LOGRESULT__
 
 
//打印 <密钥日志>
//#define __LOGKEY__
 
 
具体实现过程在 附件中:
采用c语言在 vs2010 中 编译运行通过
 
 
 
 
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