理解线性反馈移位寄存器的基本构造,编程实现一个简单的线性反馈移位寄存器并用输出序列对给定明文实施逐比特加密c++
时间: 2023-08-03 22:03:30 浏览: 68
线性反馈移位寄存器是一种基于位运算的加密算法,其基本构造如下:
1. 寄存器:由若干个比特组成的寄存器,可以通过移位操作改变寄存器中比特的状态。
2. 反馈函数:将寄存器中的比特组合成一个输出比特,作为输入比特参与下一轮的移位操作。
3. 密钥:初始状态的寄存器比特值,也称为密钥。
基于以上构造,可以编写如下的C++代码实现一个简单的线性反馈移位寄存器,并用输出序列对给定明文逐比特加密:
```c++
#include <iostream>
using namespace std;
// 线性反馈移位寄存器
class LFSR {
private:
int n; // 寄存器长度
int tap; // 反馈比特位置
unsigned int reg; // 寄存器
public:
// 构造函数
LFSR(int n, int tap, unsigned int key) {
this->n = n;
this->tap = tap;
this->reg = key;
}
// 移位操作
unsigned int shift() {
unsigned int feedback = (reg >> (n - tap)) & 1; // 取反馈比特
reg = (reg << 1) | feedback; // 左移并加上反馈比特
return feedback;
}
};
// 加密函数
unsigned int encrypt(unsigned int plaintext, LFSR &lfsr) {
unsigned int ciphertext = 0;
for (int i = 0; i < 32; i++) {
unsigned int feedback = lfsr.shift();
ciphertext |= ((plaintext >> i) & 1) ^ feedback;
if (i != 31) {
ciphertext <<= 1;
}
}
return ciphertext;
}
// 主函数
int main() {
int n = 5; // 寄存器长度
int tap = 2; // 反馈比特位置
unsigned int key = 0b10110; // 密钥
LFSR lfsr(n, tap, key);
unsigned int plaintext = 0b11010110; // 明文
unsigned int ciphertext = encrypt(plaintext, lfsr);
cout << "Plaintext: " << plaintext << endl;
cout << "Ciphertext: " << ciphertext << endl;
return 0;
}
```
在上述代码中,我们定义了一个LFSR类,其中包含n、tap和reg三个成员变量,分别表示寄存器长度、反馈比特位置和寄存器的当前状态。LFSR类还包含了一个shift()函数,用于执行移位操作并返回反馈比特。
加密函数encrypt()接受明文和LFSR对象作为参数,先通过LFSR对象生成一个32位的密钥,然后将明文逐比特与密钥异或生成密文。最后,我们在主函数中测试了以上代码的正确性。