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DES算法及其在VC++6.0下的实现(上)

 2007-03-16 21:58:29 来源:WEB开发网   
核心提示:本文示例源代码或素材下载 摘要:本文介绍了一种国际上通用的加密算法—DES算法的原理,并给出了在VC++6.0语言环境下实现的源代码,DES算法及其在VC++6.0下的实现(上),最后给出一个示例,以供参考,得到8个数,S1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8分别为S表s[1]=s1[s11[

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摘要:

本文介绍了一种国际上通用的加密算法—DES算法的原理,并给出了在VC++6.0语言环境下实现的源代码。最后给出一个示例,以供参考。

关键字:DES算法、明文、密文、密钥、VC;

本文程序运行效果图如下:

正文:

当今社会是信息化的社会。为了适应社会对计算机数据安全保密越来越高的要求,美国国家标准局(NBS)于1997年公布了一个由IBM公司研制的一种加密算法,并且确定为非机要部门使用的数据加密标准,简称DES(Data Encrypton Standard)。自公布之日起,DES算法作为国际上商用保密通信和计算机通信的最常用算法,一直活跃在国际保密通信的舞台上,扮演了十分突出的角色。现将DES算法简单介绍一下,并给出实现DES算法的VC源代码。

DES算法由加密、解密和子密钥的生成三部分组成。

一.加密

DES算法处理的数据对象是一组64比特的明文串。设该明文串为m=m1m2…m64 (mi=0或1)。明文串经过64比特的密钥K来加密,最后生成长度为64比特的密文E。其加密过程图示如下:

DES算法加密过程

对DES算法加密过程图示的说明如下:待加密的64比特明文串m,经过IP置换后,得到的比特串的下标列表如下:

IP585042342618102
605244362820124
625446383022146
645648403224168
57494133251791
595143352719113
615345372921135
635547393123157

该比特串被分为32位的L0和32位的R0两部分。R0子密钥K1(子密钥的生成将在后面讲)经过变换f(R0,K1)(f变换将在下面讲)输出32位的比特串f1,f1与L0做不进位的二进制加法运算。运算规则为:

f1与L0做不进位的二进制加法运算后的结果赋给R1,R0则原封不动的赋给L1。L1与R0又做与以上完全相同的运算,生成L2,R2…… 一共经过16次运算。最后生成R16和L16。其中R16为L15与f(R15,K16)做不进位二进制加法运算的结果,L16是R15的直接赋值。

R16与L16合并成64位的比特串。值得注意的是R16一定要排在L16前面。R16与L16合并后成的比特串,经过置换IP-1后所得比特串的下标列表如下:

IP-1408481656246432
397471555236331
386461454226230
375451353216129
364441252206028
353431151195927
342421050185826
33141949175725

经过置换IP-1后生成的比特串就是密文e.。

下面再讲一下变换f(Ri-1,Ki)。

它的功能是将32比特的输入再转化为32比特的输出。其过程如图所示:

对f变换说明如下:输入Ri-1(32比特)经过变换E后,膨胀为48比特。膨胀后的比特串的下标列表如下:

E:3212345
456789
8910111213
121314151617
161718192021
202122232425
242526272829
282930313231

膨胀后的比特串分为8组,每组6比特。各组经过各自的S盒后,又变为4比特(具体过程见后),合并后又成为32比特。该32比特经过P变换后,其下标列表如下:

P:1672021
29122817
1152326
5183110
282414
322739
1913306
2211425

经过P变换后输出的比特串才是32比特的f (Ri-1,Ki)。

下面再讲一下S盒的变换过程。任取一S盒。见图:

在其输入b1,b2,b3,b4,b5,b6中,计算出x=b1*2+b6, y=b5+b4*2+b3*4+b2*8,再从Si表中查出x 行,y 列的值Sxy。将Sxy化为二进制,即得Si盒的输出。(S表如图所示)

至此,DES算法加密原理讲完了。在VC++6.0下的程序源代码为:

for(i=1;i<=64;i++)
         m1[i]=m[ip[i-1]];//64位明文串输入,经过IP置换。
下面进行迭代。由于各次迭代的方法相同只是输入输出不同,因此只给出其中一次。以第八次为例://进行第八次迭代。首先进行S盒的运算,输入32位比特串。
  for(i=1;i<=48;i++)//经过E变换扩充,由32位变为48位
   RE1[i]=R7[E[i-1]];
  for(i=1;i<=48;i++)//与K8按位作不进位加法运算
   RE1[i]=RE1[i]+K8[i];
  for(i=1;i<=48;i++)
  {
    if(RE1[i]==2)
     RE1[i]=0;
  }
  for(i=1;i<7;i++)//48位分成8组
  {
    s11[i]=RE1[i];
    s21[i]=RE1[i+6];
    s31[i]=RE1[i+12];
    s41[i]=RE1[i+18];
    s51[i]=RE1[i+24];
    s61[i]=RE1[i+30];
    s71[i]=RE1[i+36];
    s81[i]=RE1[i+42];
  }//下面经过S盒,得到8个数。S1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8分别为S表
  s[1]=s1[s11[6]+s11[1]*2][s11[5]+s11[4]*2+s11[3]*4+s11[2]*8];
  s[2]=s2[s21[6]+s21[1]*2][s21[5]+s21[4]*2+s21[3]*4+s21[2]*8];
  s[3]=s3[s31[6]+s31[1]*2][s31[5]+s31[4]*2+s31[3]*4+s31[2]*8];
  s[4]=s4[s41[6]+s41[1]*2][s41[5]+s41[4]*2+s41[3]*4+s41[2]*8];
  s[5]=s5[s51[6]+s51[1]*2][s51[5]+s51[4]*2+s51[3]*4+s51[2]*8];
  s[6]=s6[s61[6]+s61[1]*2][s61[5]+s61[4]*2+s61[3]*4+s61[2]*8];
  s[7]=s7[s71[6]+s71[1]*2][s71[5]+s71[4]*2+s71[3]*4+s71[2]*8];
  s[8]=s8[s81[6]+s81[1]*2][s81[5]+s81[4]*2+s81[3]*4+s81[2]*8];
  for(i=0;i<8;i++)//8个数变换输出二进制
  {
    for(j=1;j<5;j++)
    {
     temp[j]=s[i+1]%2;
     s[i+1]=s[i+1]/2;
    }
    for(j=1;j<5;j++)
     f[4*i+j]=temp[5-j];
  }
  for(i=1;i<33;i++)//经过P变换
   frk[i]=f[P[i-1]];//S盒运算完成
  for(i=1;i<33;i++)//左右交换
   L8[i]=R7[i];
  for(i=1;i<33;i++)//R8为L7与f(R,K)进行不进位二进制加法运算结果
  {
    R8[i]=L7[i]+frk[i];
    if(R8[i]==2)
     R8[i]=0;
  }
其它各次迭代类似,可以依此类推。

Tags:DES 算法 及其

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