请用C语言实现如下内容:基于Feistel结构构造一个分组密码算法。要求: 1、分组长度 = 128 bit 2、主密钥长度 >= 128 bit 3、轮数 >= 8 4、轮函数的设计要用到LFSR

时间: 2024-03-10 22:49:27 浏览: 20
好的,下面是一种基于Feistel结构构造的分组密码算法的C语言实现,满足题目中的要求: ``` #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define BLOCK_SIZE 16 // 分组长度为128 bit,即16字节 #define KEY_SIZE 16 // 主密钥长度为128 bit,即16字节 #define ROUNDS 8 // 轮数为8轮 // 生成长度为len的伪随机数序列 void lfsr(unsigned char *key, int len) { unsigned char lfsr = 0x8e; // 初始值为10001110 for (int i = 0; i < len; i++) { unsigned char bit = ((lfsr >> 0) ^ (lfsr >> 1) ^ (lfsr >> 2) ^ (lfsr >> 3)) & 1; lfsr = (lfsr >> 1) | (bit << 7); key[i] = lfsr; } } // Feistel轮函数 void round_function(unsigned char *block, unsigned char *subkey) { // 异或操作 for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE / 2; i++) { block[i] ^= subkey[i]; } // S盒代替操作 unsigned char sbox1[16] = {0x4, 0x7, 0x6, 0x2, 0x5, 0x0, 0x1, 0x3, 0xa, 0xd, 0xc, 0x8, 0xb, 0xe, 0xf, 0x9}; unsigned char sbox2[16] = {0x5, 0x0, 0x8, 0xa, 0x1, 0x4, 0x2, 0x3, 0x9, 0xd, 0xb, 0xc, 0xf, 0xe, 0x6, 0x7}; for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE / 2; i++) { block[i] = sbox1[block[i]]; block[i + BLOCK_SIZE / 2] = sbox2[block[i + BLOCK_SIZE / 2]]; } // 置换操作 unsigned char temp[BLOCK_SIZE]; memcpy(temp, block, BLOCK_SIZE); int permute_table[BLOCK_SIZE] = {1, 5, 9, 13, 2, 6, 10, 14, 3, 7, 11, 15, 4, 8, 12, 16}; for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) { block[i] = temp[permute_table[i] - 1]; } } // 加密函数 void encrypt(unsigned char *plaintext, unsigned char *ciphertext, unsigned char *key) { // 分为左右两部分 unsigned char left[BLOCK_SIZE / 2]; unsigned char right[BLOCK_SIZE / 2]; memcpy(left, plaintext, BLOCK_SIZE / 2); memcpy(right, plaintext + BLOCK_SIZE / 2, BLOCK_SIZE / 2); // 迭代Feistel轮 unsigned char subkey[ROUNDS][BLOCK_SIZE / 2]; for (int i = 0; i < ROUNDS; i++) { lfsr(subkey[i], BLOCK_SIZE / 2); // 生成伪随机子密钥 round_function(right, subkey[i]); // Feistel轮函数 // 交换左右两部分 if (i != ROUNDS - 1) { unsigned char temp[BLOCK_SIZE / 2]; memcpy(temp, left, BLOCK_SIZE / 2); memcpy(left, right, BLOCK_SIZE / 2); memcpy(right, temp, BLOCK_SIZE / 2); } } // 合并左右两部分,得到密文 memcpy(ciphertext, right, BLOCK_SIZE / 2); memcpy(ciphertext + BLOCK_SIZE / 2, left, BLOCK_SIZE / 2); } // 解密函数 void decrypt(unsigned char *ciphertext, unsigned char *plaintext, unsigned char *key) { // 分为左右两部分 unsigned char left[BLOCK_SIZE / 2]; unsigned char right[BLOCK_SIZE / 2]; memcpy(left, ciphertext + BLOCK_SIZE / 2, BLOCK_SIZE / 2); memcpy(right, ciphertext, BLOCK_SIZE / 2); // 迭代Feistel轮 unsigned char subkey[ROUNDS][BLOCK_SIZE / 2]; for (int i = ROUNDS - 1; i >= 0; i--) { lfsr(subkey[i], BLOCK_SIZE / 2); // 生成伪随机子密钥 round_function(left, subkey[i]); // Feistel轮函数 // 交换左右两部分 if (i != 0) { unsigned char temp[BLOCK_SIZE / 2]; memcpy(temp, right, BLOCK_SIZE / 2); memcpy(right, left, BLOCK_SIZE / 2); memcpy(left, temp, BLOCK_SIZE / 2); } } // 合并左右两部分,得到明文 memcpy(plaintext, left, BLOCK_SIZE / 2); memcpy(plaintext + BLOCK_SIZE / 2, right, BLOCK_SIZE / 2); } int main() { unsigned char plaintext[] = "Hello, world! This is a test message."; // 明文 unsigned char key[KEY_SIZE]; // 主密钥 lfsr(key, KEY_SIZE); // 生成主密钥 printf("Plaintext: %s\n", plaintext); printf("Key: "); for (int i = 0; i < KEY_SIZE; i++) { printf("%02x", key[i]); } printf("\n"); unsigned char ciphertext[BLOCK_SIZE]; // 密文 encrypt(plaintext, ciphertext, key); // 加密 printf("Ciphertext: "); for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) { printf("%02x", ciphertext[i]); } printf("\n"); unsigned char decrypted[BLOCK_SIZE]; // 解密后的明文 decrypt(ciphertext, decrypted, key); // 解密 decrypted[BLOCK_SIZE - 1] = '\0'; printf("Decrypted: %s\n", decrypted); return 0; } ``` 这个分组密码算法采用了Feistel结构,轮数为8轮,轮函数的设计用到了一个简单的LFSR算法生成伪随机数序列。加密过程和解密过程是类似的,只是在轮函数中使用了不同的伪随机子密钥。在main函数中,我们生成了一个随机主密钥,对一个测试消息进行加密和解密,并输出结果。

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