c# 通过GPU实现DES加解密源码

时间: 2023-11-22 09:56:38 浏览: 51
以下是基于GPU实现DES加解密的C#源代码,使用了CUDA技术: ```csharp using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; using ManagedCuda; using ManagedCuda.BasicTypes; using ManagedCuda.VectorTypes; using ManagedCuda.NVRTC; namespace DES_GPU { class Program { static void Main(string[] args) { const int BLOCK_SIZE = 512; const int KEY_SIZE = 8; const int BLOCK_COUNT = 1024; const int MESSAGE_SIZE = BLOCK_COUNT * BLOCK_SIZE; byte[] key = new byte[KEY_SIZE] { 0x01, 0x23, 0x45, 0x67, 0x89, 0xab, 0xcd, 0xef }; byte[] message = new byte[MESSAGE_SIZE]; byte[] output = new byte[MESSAGE_SIZE]; Random rnd = new Random(); for (int i = 0; i < MESSAGE_SIZE; i++) message[i] = (byte)rnd.Next(256); // Load CUDA module from file CudaContext ctx = new CudaContext(); CudaKernel kernel = ctx.LoadKernel("des.cu", "des"); CudaDeviceVariable<byte> devKey = new CudaDeviceVariable<byte>(KEY_SIZE); CudaDeviceVariable<byte> devMessage = new CudaDeviceVariable<byte>(MESSAGE_SIZE); CudaDeviceVariable<byte> devOutput = new CudaDeviceVariable<byte>(MESSAGE_SIZE); // Copy data to device memory devKey.CopyToDevice(key); devMessage.CopyToDevice(message); devOutput.CopyToDevice(output); // Set kernel parameters int sharedMemSize = BLOCK_SIZE * 2 * sizeof(byte); kernel.BlockDimensions = BLOCK_SIZE; kernel.GridDimensions = BLOCK_COUNT; // Launch kernel kernel.Run( devKey.DevicePointer, devMessage.DevicePointer, devOutput.DevicePointer, MESSAGE_SIZE, sharedMemSize ); // Copy results back to host memory devOutput.CopyToHost(output); // Cleanup ctx.Dispose(); devKey.Dispose(); devMessage.Dispose(); devOutput.Dispose(); } } } ``` 此处用到了CUDA技术,需要引用ManagedCuda库。同时,需要将加解密算法实现在CUDA的C语言代码中,然后通过C#调用CUDA kernel来实现GPU加解密。 以下是CUDA C语言代码: ```c __device__ __forceinline__ void DesRound(unsigned char *left, unsigned char *right, unsigned char *key) { unsigned char temp[4]; unsigned char temp2[4]; memcpy(temp, right, 4); memcpy(right, left, 4); // F function temp2[0] = right[3]; temp2[1] = right[0]; temp2[2] = right[1]; temp2[3] = right[2]; temp2[0] ^= key[0]; temp2[1] ^= key[1]; temp2[2] ^= key[2]; temp2[3] ^= key[3]; temp[0] ^= temp2[DES_S1[0]]; temp[1] ^= temp2[DES_S1[1]]; temp[2] ^= temp2[DES_S1[2]]; temp[3] ^= temp2[DES_S1[3]]; temp[0] ^= temp2[DES_S2[0]]; temp[1] ^= temp2[DES_S2[1]]; temp[2] ^= temp2[DES_S2[2]]; temp[3] ^= temp2[DES_S2[3]]; temp[0] ^= temp2[DES_S3[0]]; temp[1] ^= temp2[DES_S3[1]]; temp[2] ^= temp2[DES_S3[2]]; temp[3] ^= temp2[DES_S3[3]]; temp[0] ^= temp2[DES_S4[0]]; temp[1] ^= temp2[DES_S4[1]]; temp[2] ^= temp2[DES_S4[2]]; temp[3] ^= temp2[DES_S4[3]]; temp2[0] = temp[1]; temp2[1] = temp[2]; temp2[2] = temp[3]; temp2[3] = temp[0]; temp[0] ^= temp2[DES_S5[0]]; temp[1] ^= temp2[DES_S5[1]]; temp[2] ^= temp2[DES_S5[2]]; temp[3] ^= temp2[DES_S5[3]]; temp[0] ^= temp2[DES_S6[0]]; temp[1] ^= temp2[DES_S6[1]]; temp[2] ^= temp2[DES_S6[2]]; temp[3] ^= temp2[DES_S6[3]]; temp[0] ^= temp2[DES_S7[0]]; temp[1] ^= temp2[DES_S7[1]]; temp[2] ^= temp2[DES_S7[2]]; temp[3] ^= temp2[DES_S7[3]]; temp[0] ^= temp2[DES_S8[0]]; temp[1] ^= temp2[DES_S8[1]]; temp[2] ^= temp2[DES_S8[2]]; temp[3] ^= temp2[DES_S8[3]]; temp2[0] = temp[3]; temp2[1] = temp[0]; temp2[2] = temp[1]; temp2[3] = temp[2]; memcpy(left, temp2, 4); } __device__ __forceinline__ void DesEncryptBlock(unsigned char *block, unsigned char *key) { unsigned char keySchedule[16][6]; unsigned char left[4]; unsigned char right[4]; unsigned char temp[4]; memcpy(left, block, 4); memcpy(right, block + 4, 4); // Generate key schedule DesGenerateKeySchedule(keySchedule, key); // Initial permutation DesInitialPermutation(left, right); // 16 rounds of encryption for (int i = 0; i < 16; i++) { memcpy(temp, right, 4); DesRound(left, right, keySchedule[i]); memcpy(keySchedule[i], temp, 4); memcpy(keySchedule[i] + 4, right, 2); } // Final permutation DesFinalPermutation(left, right); memcpy(block, right, 4); memcpy(block + 4, left, 4); } __device__ __forceinline__ void DesDecryptBlock(unsigned char *block, unsigned char *key) { unsigned char keySchedule[16][6]; unsigned char left[4]; unsigned char right[4]; unsigned char temp[4]; memcpy(right, block, 4); memcpy(left, block + 4, 4); // Generate key schedule DesGenerateKeySchedule(keySchedule, key); // Initial permutation DesInitialPermutation(left, right); // 16 rounds of decryption for (int i = 15; i >= 0; i--) { memcpy(temp, left, 4); DesRound(right, left, keySchedule[i]); memcpy(keySchedule[i], right, 2); memcpy(keySchedule[i] + 2, temp, 4); } // Final permutation DesFinalPermutation(left, right); memcpy(block, right, 4); memcpy(block + 4, left, 4); } __global__ void des(unsigned char *key, unsigned char *message, unsigned char *output, int messageSize, int sharedMemSize) { __shared__ unsigned char block[1024][8]; __shared__ unsigned char keySchedule[1024][16][6]; int threadIndex = threadIdx.x; int blockIndex = blockIdx.x; // Load block into shared memory if (threadIndex < 8) block[blockIndex][threadIndex] = message[blockIndex * 8 + threadIndex]; __syncthreads(); // Generate key schedule DesGenerateKeySchedule(keySchedule[blockIndex], key); // Encrypt block DesEncryptBlock(block[blockIndex], keySchedule[blockIndex][0]); // Decrypt block DesDecryptBlock(block[blockIndex], keySchedule[blockIndex][15]); // Store block in global memory if (threadIndex < 8) output[blockIndex * 8 + threadIndex] = block[blockIndex][threadIndex]; } ``` 此处实现了DES加解密算法。在CUDA kernel中,每个线程负责处理一个8字节的数据块,用shared memory缓存加速。 注意:此代码仅为示例代码,实际应用需要根据具体需求进行调整和优化。

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