C++中四种加密算法之DES源代码_C 语言

DES算法是一种最通用的对称密钥算法,因为算法本身是公开的,所以其安全性在于密钥的安全性。基于密钥的算法通常有两类:对称算法和公开密钥算法。对称算法的对称性体现在加密密钥能够从解密密钥推算出来,反之亦然。

在大多数对称算法中,加解密的密钥是相同的,DES就是这样。可见,对称密钥算法的加解密密钥都是保密的。而公开密钥算法的加密密钥是公开的,解密密钥是保密的。

DES具体算法如下:

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 /*
   Provided by 朱孟斌, National University Of Technology
   Email: zmbtsubasa@gmailcom
   This product is free for use
 */
 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 #ifndef Des_H
 #define Des_H 

 //! enum  bool{false,true};
 /*!
 if bool is not supported,use this or just replace with char and use 1 for true,0 for false;
 @see enum  {ENCRYPT,DECRYPT};
 */
 enum  {ENCRYPT,DECRYPT};
 /*@brief 16圈子密钥*/
 static bool SubKey[2][16][48];// 16圈子密钥
 /*@brief 3次DES标志*/
 static bool Is3DES;// 3次DES标志
 static char Tmp[256];
 static char deskey[16];
 typedef bool  (*PSubKey)[16][48]; 

 class _declspec(dllexport) Des
 {
 public:
   Des();
   ~Des();
   //! Type—ENCRYPT:加密,DECRYPT:解密
   /*!
   输出缓冲区(Out)的长度 >= ((datalen+7)/8)*8,即比datalen大的且是8的倍数的最小正整数
   In 可以= Out,此时加/解密后将覆盖输入缓冲区(In)的内容
   当keylen>8时系统自动使用3次DES加/解密,否则使用标准DES加/解密超过16字节后只取前16字节
   @see bool Des_Go(char *Out,char *In,long datalen,const char *Key,int keylen,bool Type = ENCRYPT);
   */ 

   bool Des_Go(char *Out,char *In,long datalen,const char *Key,int keylen,bool Type = ENCRYPT); 

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

 };
 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 #endif

 

DES.cpp文件:

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 /*
   Provided by 朱孟斌, National University Of Technology
   Email: zmbtsubasa@gmailcom
   This product is free for use
 */
 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

 #include "memoryh"
 #include "Desh" 

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

 // 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
 }; 

 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 // Code starts:
 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 Des::Des()
 { 

 }
 Des::~Des()
 { 

 }
 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)
       DES(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) {
       DES(Out, In, &SubKey[0], Type);
       DES(Out, Out, &SubKey[1], !Type);
       DES(Out, Out, &SubKey[0], Type);
     }
   }
   return true;
 }
 void Des::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 Des::DES(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)[i]);
       Xor(Ri, Li, 32);
       memcpy(Li, tmp, 32);
     }
   }else{
     for(int i=15; i>=0; --i) {
       memcpy(tmp, Li, 32);
       F_func(Li, (*pSubKey)[i]);
       Xor(Li, Ri, 32);
       memcpy(Ri, tmp, 32);
     }
   }
   Transform(M, M, IPR_Table, 64);
   BitToByte(Out, M, 64);
 }
 void Des::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[i]);
     RotateL(KR, 28, LOOP_Table[i]);
     Transform((*pSubKey)[i], K, PC2_Table, 48);
   }
 }
 void Des::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 Des::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[i][j][k], 4);
   }
 }
 void Des::Transform(bool *Out, bool *In, const char *Table, int len)
 {
   for(int i=0; i<len; ++i)
     Tmp[i] = In[ Table[i]-1 ];
   memcpy(Out, Tmp, len);
 }
 void Des::Xor(bool *InA, const bool *InB, int len)
 {
   for(int i=0; i<len; ++i)
     InA[i] ^= InB[i];
 }
 void Des::RotateL(bool *In, int len, int loop)
 {
   memcpy(Tmp, In, loop);
   memcpy(In, In+loop, len-loop);
   memcpy(In+len-loop, Tmp, loop);
 }
 void Des::ByteToBit(bool *Out, const char *In, int bits)
 {
   for(int i=0; i<bits; ++i)
     Out[i] = (In[i>>3]>>(i&7)) & 1;
 }
 void Des::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]<<(i&7);
 }
 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 // Code ends
 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持。

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时间: 2024-10-25 15:06:54

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