用c语言实现simple des

时间: 2023-10-13 08:04:59 浏览: 49
Simple DES(S-DES)是一种简化版的DES加密算法,它使用了一个8位的密钥和一个8位的明文块,输出一个8位的密文块。 这里提供一个用C语言实现Simple DES加密算法的示例代码,其中包括了加密和解密两个函数。 ```c #include <stdio.h> /* S-boxes */ int s1[4][4] = { {1, 0, 3, 2}, {3, 2, 1, 0}, {0, 2, 1, 3}, {3, 1, 3, 2} }; int s2[4][4] = { {0, 1, 2, 3}, {2, 0, 1, 3}, {3, 0, 1, 0}, {2, 1, 0, 3} }; /* Permutation tables */ int p10[10] = {3, 5, 2, 7, 4, 10, 1, 9, 8, 6}; int p10_len = 10; int p8[8] = {6, 3, 7, 4, 8, 5, 10, 9}; int p8_len = 8; int ip[8] = {2, 6, 3, 1, 4, 8, 5, 7}; int ip_len = 8; int ep[8] = {4, 1, 2, 3, 2, 3, 4, 1}; int ep_len = 8; int ip_inv[8] = {4, 1, 3, 5, 7, 2, 8, 6}; int ip_inv_len = 8; /* Key generation */ void keygen(int key, int* k1, int* k2) { int p10_res[10], p10_res_len = 10; int p8_res[8], p8_res_len = 8; int l1[5], l1_len = 5, r1[5], r1_len = 5; int l2[5], l2_len = 5, r2[5], r2_len = 5; int tmp1[10], tmp1_len = 10, tmp2[10], tmp2_len = 10; /* Apply P10 permutation */ for (int i = 0; i < p10_len; i++) { p10_res[i] = (key >> (10 - p10[i])) & 1; } /* Split into left and right halves */ for (int i = 0; i < p10_len / 2; i++) { l1[i] = p10_res[i]; r1[i] = p10_res[i + p10_len / 2]; } /* Left circular shift */ l2[0] = l1[1]; l2[1] = l1[2]; l2[2] = l1[3]; l2[3] = l1[4]; l2[4] = l1[0]; r2[0] = r1[1]; r2[1] = r1[2]; r2[2] = r1[3]; r2[3] = r1[4]; r2[4] = r1[0]; /* Combine and apply P8 permutation */ for (int i = 0; i < p8_len / 2; i++) { p8_res[i] = l2[p8[i] - 1]; p8_res[i + p8_len / 2] = r2[p8[i + p8_len / 2] - 1]; } /* Save keys */ *k1 = 0; *k2 = 0; for (int i = 0; i < p8_len; i++) { if (i < p8_len / 2) { *k1 |= p8_res[i] << (p8_len / 2 - i - 1); } else { *k2 |= p8_res[i] << (p8_len - i - 1); } } } /* F function */ int f(int r, int k) { int ep_res[8], ep_res_len = 8; int xor_res[8], xor_res_len = 8; int s1_row, s1_col, s1_res, s2_row, s2_col, s2_res; /* Apply EP permutation */ for (int i = 0; i < ep_len; i++) { ep_res[i] = (r >> (4 - ep[i])) & 1; } /* XOR with k */ for (int i = 0; i < ep_len; i++) { xor_res[i] = ep_res[i] ^ ((k >> (8 - ep[i])) & 1); } /* S-box lookup */ s1_row = (xor_res[0] << 1) | xor_res[3]; s1_col = (xor_res[1] << 1) | xor_res[2]; s1_res = s1[s1_row][s1_col]; s2_row = (xor_res[4] << 1) | xor_res[7]; s2_col = (xor_res[5] << 1) | xor_res[6]; s2_res = s2[s2_row][s2_col]; /* Combine and apply P4 permutation */ int p4_res = (s1_res << 2) | s2_res; int p4[4] = {2, 4, 3, 1}; int p4_res_perm[4]; for (int i = 0; i < 4; i++) { p4_res_perm[i] = (p4_res >> (4 - p4[i])) & 1; } /* Return result */ return p4_res_perm[0] << 3 | p4_res_perm[1] << 2 | p4_res_perm[2] << 1 | p4_res_perm[3]; } /* Simple DES encryption */ int encrypt(int plaintext, int key) { int k1, k2; int ip_res[8], ip_res_len = 8; int l1[5], l1_len = 5, r1[5], r1_len = 5; int l2[5], l2_len = 5, r2[5], r2_len = 5; int f_res, xor_res[4], xor_res_len = 4; int cipher; /* Apply IP permutation */ for (int i = 0; i < ip_len; i++) { ip_res[i] = (plaintext >> (8 - ip[i])) & 1; } /* Split into left and right halves */ for (int i = 0; i < ip_len / 2; i++) { l1[i] = ip_res[i]; r1[i] = ip_res[i + ip_len / 2]; } /* Apply F function with k1 */ keygen(key, &k1, &k2); f_res = f(r1[3] << 3 | r1[2] << 2 | r1[1] << 1 | r1[0], k1); /* XOR with left half */ for (int i = 0; i < 4; i++) { xor_res[i] = l1[i] ^ ((f_res >> (3 - i)) & 1); } /* Swap left and right halves */ for (int i = 0; i < r1_len; i++) { l2[i] = r1[i]; r2[i] = xor_res[i]; } /* Apply F function with k2 */ f_res = f(r2[3] << 3 | r2[2] << 2 | r2[1] << 1 | r2[0], k2); /* XOR with left half */ for (int i = 0; i < 4; i++) { xor_res[i] = l2[i] ^ ((f_res >> (3 - i)) & 1); } /* Combine and apply IP inverse permutation */ cipher = xor_res[0] << 3 | xor_res[1] << 2 | xor_res[2] << 1 | xor_res[3]; for (int i = 0; i < ip_inv_len; i++) { cipher |= ((cipher >> (8 - ip_inv[i])) & 1) << (ip_inv_len - i - 1); } /* Return result */ return cipher; } /* Simple DES decryption */ int decrypt(int cipher, int key) { int k1, k2; int ip_res[8], ip_res_len = 8; int l1[5], l1_len = 5, r1[5], r1_len = 5; int l2[5], l2_len = 5, r2[5], r2_len = 5; int f_res, xor_res[4], xor_res_len = 4; int plaintext; /* Apply IP permutation */ for (int i = 0; i < ip_len; i++) { ip_res[i] = (cipher >> (8 - ip[i])) & 1; } /* Split into left and right halves */ for (int i = 0; i < ip_len / 2; i++) { l1[i] = ip_res[i]; r1[i] = ip_res[i + ip_len / 2]; } /* Apply F function with k2 */ keygen(key, &k1, &k2); f_res = f(r1[3] << 3 | r1[2] << 2 | r1[1] << 1 | r1[0], k2); /* XOR with left half */ for (int i = 0; i < 4; i++) { xor_res[i] = l1[i] ^ ((f_res >> (3 - i)) & 1); } /* Swap left and right halves */ for (int i = 0; i < r1_len; i++) { l2[i] = r1[i]; r2[i] = xor_res[i]; } /* Apply F function with k1 */ f_res = f(r2[3] << 3 | r2[2] << 2 | r2[1] << 1 | r2[0], k1); /* XOR with left half */ for (int i = 0; i < 4; i++) { xor_res[i] = l2[i] ^ ((f_res >> (3 - i)) & 1); } /* Combine and apply IP inverse permutation */ plaintext = xor_res[0] << 3 | xor_res[1] << 2 | xor_res[2] << 1 | xor_res[3]; for (int i = 0; i < ip_inv_len; i++) { plaintext |= ((plaintext >> (8 - ip_inv[i])) & 1) << (ip_inv_len - i - 1); } /* Return result */ return plaintext; } int main() { int plaintext = 0b10101010; int key = 0b0111111101; int cipher = encrypt(plaintext, key); printf("Cipher: %02x\n", cipher); int decrypted = decrypt(cipher, key); printf("Decrypted: %02x\n", decrypted); return 0; } ``` 需要注意的是,这只是一个简化版的DES加密算法,安全性并不高,仅能用于教学和学习研究。实际应用中应该使用更为安全的加密算法,例如AES等。

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DES加密算法,c语言实现。对于每个 64 位长度的明文分组的加密过程如下: ( 1 )初始置换:输入分组按照初始置换表重排次序,进行初始置换。 ( 2 ) 16 轮循环: DES 对经过初始置换的 64 位明文进行 16 轮类似的子加密过程。每一轮的 加密过程步骤如下: 将 64 位明文在中间分开,划分为 2 部分,每部分 32 位,左半部分记为 L ,右半部分记为 R , 以下的操作都是对右半部数据分进行的。 扩展置换:扩展置换将 32 位的输入数据根据扩展置换表扩展成为 48 位的输出数据。 异或运算:将 48 位的明文数据与 48 位的子密钥进行异或运算( 48 位子密钥的产生过程以后 将详细讨论) 。 S 盒置换: S 盒置换是非线性的, 48 位输入数据根据 S 盒置换表置换成为 32 位输出数据。 直接置换: S 盒置换后的 32 位输出根据直接置换表进行直接置换。 经过直接置换的 32 位输出数据作为下一轮子加密过程的 L 部分,这 32 位输出数据与本轮 的 L 部分进行异或操作,结果作为下一轮子加密过程的 R 部分。然后进入下一轮子加密过程, 直到 16 轮全部完成。 ( 3 )终结置换:按照终结置换表进行终结置换, 64 位输出就是密文。 在每一轮的子加密过程中, 48 位的明文数据要与 48 位的子密钥进行异或运算, 子密钥的产生 过程如下: ( 1 )压缩型换位 1 : 64 位密钥根据压缩型换位 1 置换表进行置换,输出的结果为 56 位。 ( 2 )将经过压缩型换位 1 的 56 位密钥数据在中间分开,每部分 28 位,左半部分记为 C ,右 半部分记为 D 。 ( 3 ) 16 轮循环: C 和 D 要经过 16 轮类似的操作产生 16 份子密钥,每一轮子密钥的产生过 程如下: 循环左移: 根据循环左移表对 C 和 D 进行循环左移。 循环左移后的 C 和 D 部分作为下一轮子 密钥的输入数据,直到 16 轮全部完成。 将 C 和 D 部分合并成为 56 位的数据。 压缩型换位 2 : 56 位的输入数据根据压缩型换位 2 表输出 48 位的子密钥,这 48 位的子密钥 将与 48 位的明文数据进行异或操作。

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