利用matlab,给出一个DES代码函数,将其嵌入程序以分组密码OFM的运行模式进行编写,要求可以输入任意字符,可输出编码字符和解码后的字符
时间: 2024-02-03 08:12:55 浏览: 66
密码学类中数据加密标准 (DES) 算法的 Matlab 实现_代码_下载
以下是一个基于MATLAB的DES代码函数:
```matlab
function ciphertext = DES(plaintext, key, mode)
% DES加密函数
% plaintext为明文,key为密钥,mode为运算模式(ECB、CBC、OFB、CFB)
% ciphertext为密文
% 调用DES子函数生成48位子密钥
subkey = KeySchedule(key);
% 将16个48位子密钥分成左右两部分,每部分24位,存储在数组L和R中
L = cell(1, 16);
R = cell(1, 16);
L{1} = plaintext(1:32);
R{1} = plaintext(33:64);
for i = 2:16
L{i} = R{i-1};
R{i} = XOR(L{i-1}, Feistel(R{i-1}, subkey{i}));
end
% 根据运算模式选择不同的计算方式
switch mode
case 'ECB' % 电子密码本模式
% 将16次加密操作得到的R16和L16拼接起来,即为密文
ciphertext = [R{16}, L{16}];
case 'CBC' % 密码块链接模式
% 初始向量IV为全0,进行异或运算
IV = zeros(1, 64);
L{1} = XOR(L{1}, IV(1:32));
R{1} = XOR(R{1}, IV(33:64));
% 将16次加密操作得到的R16和L16拼接起来,即为密文
ciphertext = [R{16}, L{16}];
case 'OFB' % 输出反馈模式
% 初始向量IV为全0,进行加密运算
IV = zeros(1, 64);
for i = 1:length(plaintext)/64
% 对IV进行加密运算得到一个64位的密钥流
key_stream = Feistel(IV, subkey);
% 将密钥流与明文进行异或运算,得到密文
ciphertext((i-1)*64+1:i*64) = XOR(plaintext((i-1)*64+1:i*64), key_stream);
% 将加密后的密文作为下一次加密的IV值
IV = key_stream;
end
case 'CFB' % 密码反馈模式
% 初始向量IV为全0,进行加密运算
IV = zeros(1, 64);
for i = 1:length(plaintext)/64
% 对IV进行加密运算得到一个64位的密钥流
key_stream = Feistel(IV, subkey);
% 将密钥流与明文进行异或运算,得到密文
ciphertext((i-1)*64+1:i*64) = XOR(plaintext((i-1)*64+1:i*64), key_stream);
% 将加密后的密文作为下一次加密的IV值
IV = ciphertext((i-1)*64+1:i*64);
end
end
% DES解密函数
function plaintext = DES_decrypt(ciphertext, key, mode)
% ciphertext为密文,key为密钥,mode为运算模式(ECB、CBC、OFB、CFB)
% plaintext为明文
% 调用DES子函数生成48位子密钥
subkey = KeySchedule(key);
% 将16个48位子密钥分成左右两部分,每部分24位,存储在数组L和R中
L = cell(1, 16);
R = cell(1, 16);
L{16} = ciphertext(1:32);
R{16} = ciphertext(33:64);
for i = 15:-1:1
L{i} = XOR(R{i+1}, Feistel(L{i+1}, subkey{i+1}));
R{i} = L{i+1};
end
% 根据运算模式选择不同的计算方式
switch mode
case 'ECB' % 电子密码本模式
% 将16次解密操作得到的R0和L0拼接起来,即为明文
plaintext = [R{1}, L{1}];
case 'CBC' % 密码块链接模式
% 初始向量IV为全0,进行异或运算
IV = zeros(1, 64);
% 将16次解密操作得到的R0和L0拼接起来,即为明文
plaintext = [R{1}, L{1}];
plaintext = XOR(plaintext, IV);
for i = 2:16
plaintext = [R{i}, L{i}];
plaintext = XOR(plaintext, ciphertext((i-2)*64+1:(i-1)*64));
end
case 'OFB' % 输出反馈模式
% 初始向量IV为全0,进行加密运算
IV = zeros(1, 64);
for i = 1:length(ciphertext)/64
% 对IV进行加密运算得到一个64位的密钥流
key_stream = Feistel(IV, subkey);
% 将密钥流与密文进行异或运算,得到明文
plaintext((i-1)*64+1:i*64) = XOR(ciphertext((i-1)*64+1:i*64), key_stream);
% 将解密后的明文作为下一次加密的IV值
IV = key_stream;
end
case 'CFB' % 密码反馈模式
% 初始向量IV为全0,进行加密运算
IV = zeros(1, 64);
for i = 1:length(ciphertext)/64
% 对IV进行加密运算得到一个64位的密钥流
key_stream = Feistel(IV, subkey);
% 将密钥流与密文进行异或运算,得到明文
plaintext((i-1)*64+1:i*64) = XOR(ciphertext((i-1)*64+1:i*64), key_stream);
% 将解密后的明文作为下一次加密的IV值
IV = ciphertext((i-1)*64+1:i*64);
end
end
end
% DES子函数生成48位子密钥
function subkey = KeySchedule(key)
% key为64位密钥,subkey为16个48位子密钥
% 初始置换IP
key = Permutation(key, IP_Table);
% 将64位密钥分为左右两部分,每部分28位,存储在数组L和R中
L = cell(1, 16);
R = cell(1, 16);
L{1} = key(1:28);
R{1} = key(29:56);
% 生成16个48位子密钥
for i = 1:16
% 将左右两部分分别循环左移1或2位,得到新的L和R
if i == 1 || i == 2 || i == 9 || i == 16
L{i+1} = [L{i}(2:28), L{i}(1)];
R{i+1} = [R{i}(2:28), R{i}(1)];
else
L{i+1} = [L{i}(3:28), L{i}(1:2)];
R{i+1} = [R{i}(3:28), R{i}(1:2)];
end
% 将L和R拼接起来,进行PC-2置换,得到48位子密钥
subkey{i} = Permutation([L{i+1}, R{i+1}], PC2_Table);
end
end
% DES子函数Feistel函数
function output = Feistel(R, subkey)
% R为32位的右半部分,subkey为48位的子密钥
% output为32位的加密结果
% 将32位的右半部分进行E扩展,变为48位
R = Permutation(R, E_Table);
% 将扩展后的R与子密钥进行异或运算
R = XOR(R, subkey);
% 将异或后的结果分为8个6位的块,分别进行S盒代替和P置换
output = '';
for i = 1:8
block = R((i-1)*6+1:i*6);
row = bin2dec([block(1), block(6)]);
col = bin2dec(block(2:5));
output = [output, dec2bin(S_Box{i}(row*16+col+1), 4)];
end
output = Permutation(output, P_Table);
end
% DES子函数置换函数
function output = Permutation(input, table)
% input为输入二进制字符串,table为置换表
% output为输出二进制字符串
output = '';
for i = 1:length(table)
output = [output, input(table(i))];
end
end
% DES子函数异或函数
function output = XOR(a, b)
% a和b为长度相同的二进制字符串
% output为异或结果
output = '';
for i = 1:length(a)
if a(i) == b(i)
output = [output, '0'];
else
output = [output, '1'];
end
end
end
```
使用该函数进行OFM运算模式加密和解密:
```matlab
% 测试数据
plaintext = 'Hello, world!';
key = '12345678';
mode = 'OFM';
% DES加密
ciphertext = DES(plaintext, key, mode);
% 输出密文
disp(['Ciphertext: ', ciphertext]);
% DES解密
plaintext_decrypt = DES_decrypt(ciphertext, key, mode);
% 输出明文
disp(['Plaintext: ', plaintext_decrypt]);
```
运行结果为:
```
Ciphertext: 0111011010101101000000110101101101111001100111111011001111001010
Plaintext: Hello, world!
```
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