C++完整实现Feistel加密算法

下面是一个完整实现Feistel加密算法的C++代码：

#include <iostream>
#include <bitset>

using namespace std;

// S盒替换表
const int S[4][16] = {
    {0xe, 0x4, 0xd, 0x1, 0x2, 0xf, 0xb, 0x8, 0x3, 0xa, 0x6, 0xc, 0x5, 0x9, 0x0, 0x7},
    {0x6, 0xb, 0xd, 0x8, 0x1, 0x4, 0xa, 0x7, 0x9, 0x5, 0x0, 0xf, 0xe, 0x2, 0x3, 0xc},
    {0xc, 0x1, 0xa, 0xf, 0x9, 0x2, 0x6, 0x8, 0x0, 0xd, 0x3, 0x4, 0xe, 0x7, 0x5, 0xb},
    {0x4, 0xb, 0xe, 0x1, 0xc, 0x3, 0x7, 0xf, 0x2, 0xd, 0x8, 0x5, 0xa, 0x6, 0x9, 0x0}
};

// 置换表
const int 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
};

// Feistel轮函数
bitset<32> feistel_round(bitset<32> R, bitset<32> K) {
    // 1. 将R和K进行异或操作
    R ^= K;
    // 2. 将结果进行S盒替换
    bitset<32> res;
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        bitset<4> x(R.to_ulong() >> (i * 4));
        bitset<4> y(S[i][x.to_ulong()]);
        res |= (y.to_ulong() << (i * 4));
    }
    // 3. 将结果进行置换
    bitset<32> perm;
    for (int i = 0; i < 32; i++) {
        perm[i] = res[P[i] - 1];
    }
    // 4. 返回结果
    return perm;
}

// Feistel加密算法
bitset<64> feistel_encrypt(bitset<64> plaintext, bitset<64> key, int rounds) {
    // 将64位明文分成左右两部分
    bitset<32> L = plaintext >> 32;
    bitset<32> R = plaintext;
    // 循环执行Feistel轮函数
    for (int i = 0; i < rounds; i++) {
        bitset<32> next_L = R;
        bitset<32> next_R = L ^ feistel_round(R, key);
        L = next_L;
        R = next_R;
    }
    // 合并左右两部分并返回加密结果
    return (R.to_ulong() << 32) | L.to_ulong();
}

int main() {
    // 测试Feistel加密算法
    bitset<64> plaintext = 0x123456789abcdef0;
    bitset<64> key = 0xdeadbeefdeadbeef;
    int rounds = 16;
    bitset<64> ciphertext = feistel_encrypt(plaintext, key, rounds);
    cout << "Plaintext:  " << hex << plaintext.to_ullong() << endl;
    cout << "Key:        " << hex << key.to_ullong() << endl;
    cout << "Ciphertext: " << hex << ciphertext.to_ullong() << endl;
    return 0;
}

上面的代码完整地实现了Feistel轮函数，包括S盒替换和置换操作。加密算法中的轮数可以根据需要进行调整。