不调用库用matlab写一段DES代码

时间: 2024-01-09 22:04:29 浏览: 83
以下是一个简单的 MATLAB 实现 DES 加密算法的代码: ```matlab function ciphertext = des(plaintext, key, mode) % DES 加密算法实现 % plaintext: 明文,必须为 8 个字节的 ASCII 字符串 % key: 密钥,必须为 8 个字节的 ASCII 字符串 % mode: 加密模式,可以选择 ECB 或 CBC % ciphertext: 密文,与明文具有相同的长度和格式 % 检查输入参数 if nargin < 3 mode = 'ECB'; end if nargin < 2 error('Missing key argument'); end if nargin < 1 error('Missing plaintext argument'); end if length(plaintext) ~= 8 error('Plaintext must be 8 bytes long'); end if length(key) ~= 8 error('Key must be 8 bytes long'); end % 生成子密钥 subkeys = gen_subkeys(key); % 加密明文 if strcmp(mode, 'ECB') ciphertext = des_ecb(plaintext, subkeys); elseif strcmp(mode, 'CBC') % 初始化向量 IV iv = randi([0, 255], 1, 8); ciphertext = des_cbc(plaintext, subkeys, iv); else error('Invalid mode argument'); end end function ciphertext = des_ecb(plaintext, subkeys) % DES ECB 加密算法实现 % plaintext: 明文,必须为 8 个字节的 ASCII 字符串 % subkeys: 16 个子密钥,每个子密钥为 48 位 % ciphertext: 密文,与明文具有相同的长度和格式 % 将明文转换为 64 位二进制序列 bits = ascii_to_bits(plaintext); % 初始置换 IP bits = permute_bits(bits, IP); % 迭代 16 次 Feistel 网络 L = bits(1:32); R = bits(33:64); for i = 1:16 L_new = R; R_new = L + f(R, subkeys{i}); L = L_new; R = R_new; end % 合并 L 和 R bits = [R; L]; % 结尾置换 IP^-1 bits = permute_bits(bits, IP_INV); % 将二进制序列转换为密文 ciphertext = bits_to_ascii(bits); end function ciphertext = des_cbc(plaintext, subkeys, iv) % DES CBC 加密算法实现 % plaintext: 明文,必须为 8 个字节的 ASCII 字符串 % subkeys: 16 个子密钥,每个子密钥为 48 位 % iv: 初始向量,必须为 8 个字节的随机字符串 % ciphertext: 密文,与明文具有相同的长度和格式 % 将明文转换为 64 位二进制序列 bits = ascii_to_bits(plaintext); % 初始置换 IP bits = permute_bits(bits, IP); % 迭代 16 次 Feistel 网络 L = bits(1:32); R = bits(33:64); for i = 1:16 L_new = R; R_new = L + f(R, subkeys{i}); L = L_new; R = R_new; end % 合并 L 和 R bits = [R; L]; % 结尾置换 IP^-1 bits = permute_bits(bits, IP_INV); % CBC 模式异或前一个分组的密文 bits = bitxor(bits, iv); % 将二进制序列转换为密文 ciphertext = bits_to_ascii(bits); end function subkeys = gen_subkeys(key) % 生成 DES 子密钥 % key: 密钥,必须为 8 个字节的 ASCII 字符串 % subkeys: 16 个子密钥,每个子密钥为 48 位 % 将密钥转换为 64 位二进制序列 key_bits = ascii_to_bits(key); % 初始置换 PC1 key_bits = permute_bits(key_bits, PC1); % 迭代 16 次生成子密钥 C = key_bits(1:28); D = key_bits(29:56); subkeys = cell(1, 16); for i = 1:16 % 根据移位表循环左移 C 和 D C = circshift(C, [0, SHIFT[i]]); D = circshift(D, [0, SHIFT[i]]); % 合并 C 和 D CD = [C; D]; % 压缩置换 PC2 subkeys{i} = permute_bits(CD, PC2); end end function bits = ascii_to_bits(ascii_str) % 将 ASCII 字符串转换为 64 位二进制序列 bits = dec2bin(ascii_str, 8) - '0'; bits = reshape(bits', 1, []); end function ascii_str = bits_to_ascii(bits) % 将 64 位二进制序列转换为 ASCII 字符串 bits = reshape(bits, 8, [])'; ascii_str = char(bin2dec(num2str(bits))'); end function bits = permute_bits(bits, perm) % 按照置换表 perm 对 64 位二进制序列进行置换 bits = bits(perm); end function output = f(R, subkey) % Feistel 网络函数 % R: 32 位二进制序列 % subkey: 48 位子密钥 % output: 32 位二进制序列 % 扩展置换 E bits = permute_bits(R, E); % 与子密钥异或运算 bits = bitxor(bits, subkey); % 分组代替置换 S1-S8 s_outputs = zeros(8, 4); for i = 1:8 s_input = bits((i-1)*6+1:i*6); row = bi2de([s_input(1), s_input(6)]); col = bi2de(s_input(2:5)); s_outputs(i,:) = de2bi(S{i}(row+1, col+1), 4); end s_outputs = reshape(s_outputs', 1, []); % 置换 P output = permute_bits(s_outputs, P); end % 下面是置换表和常量定义 % 初始置换 IP IP = [58, 50, 42, 34, 26, 18, 10, 2, ... 60, 52, 44, 36, 28, 20, 12, 4, ... 62, 54, 46, 38, 30, 22, 14, 6, ... 64, 56, 48, 40, 32, 24, 16, 8, ... 57, 49, 41, 33, 25, 17, 9, 1, ... 59, 51, 43, 35, 27, 19, 11, 3, ... 61, 53, 45, 37, 29, 21, 13, 5, ... 63, 55, 47, 39, 31, 23, 15, 7]; % 结尾置换 IP^-1 IP_INV = [40, 8, 48, 16, 56, 24, 64, 32, ... 39, 7, 47, 15, 55, 23, 63, 31, ... 38, 6, 46, 14, 54, 22, 62, 30, ... 37, 5, 45, 13, 53, 21, 61, 29, ... 36, 4, 44, 12, 52, 20, 60, 28, ... 35, 3, 43, 11, 51, 19, 59, 27, ... 34, 2, 42, 10, 50, 18, 58, 26, ... 33, 1, 41, 9, 49, 17, 57, 25]; % 扩展置换 E E = [32, 1, 2, 3, 4, 5, 4, 5, ... 6, 7, 8, 9, 8, 9, 10, 11, ... 12, 13, 12, 13, 14, 15, 16, 17, ... 16, 17, 18, 19, 20, 21, 20, 21, ... 22, 23, 24, 25, 24, 25, 26, 27, ... 28, 29, 28, 29, 30, 31, 32, 1]; % 置换 P P = [16, 7, 20, 21, 29, 12, 28, 17, ... 1, 15, 23, 26, 5, 18, 31, 10, ... 2, 8, 24, 14, 32, 27, 3, 9, ... 19, 13, 30, 6, 22, 11, 4, 25]; % 初始密钥置换 PC1 PC1 = [57, 49, 41, 33, 25, 17, 9, ... 1, 58, 50, 42, 34, 26, 18, ... 10, 2, 59, 51, 43, 35, 27, ... 19, 11, 3, 60, 52, 44, 36, ... 63, 55, 47, 39, 31, 23, 15, ... 7, 62, 54, 46, 38, 30, 22, ... 14, 6, 61, 53, 45, 37, 29, ... 21, 13, 5, 28, 20, 12, 4]; % 压缩置换 PC2 PC2 = [14, 17, 11, 24, 1, 5, 3, 28, ... 15, 6, 21, 10, 23, 19, 12, 4, ... 26, 8, 16, 7, 27, 20, 13, 2, ... 41, 52, 31, 37, 47, 55, 30, 40, ... 51, 45, 33, 48, 44, 49, 39, 56, ... 34, 53, 46, 42, 50, 36, 29, 32]; % S 盒 S{1} = [14, 4, 13, 1, 2, 15, 11, 8, 3, 10, 6, 12, 5, 9, 0, 7; ... 0, 15, 7, 4, 14, 2, 13, 1, 10, 6, 12, 11, 9, 5, 3, 8; ... 4, 1, 14, 8, 13, 6, 2, 11, 15, 12, 9, 7, 3, 10, 5, 0; ... 15, 12, 8, 2, 4, 9, 1, 7, 5, 11, 3, 14, 10, 0, 6, 13]; S{2} = [15, 1, 8, 14, 6, 11, 3, 4, 9, 7, 2, 13, 12, 0, 5, 10; ... 3, 13, 4, 7, 15, 2, 8, 14, 12, 0, 1, 10, 6, 9, 11, 5; ... 0, 14, 7, 11, 10, 4, 13, 1, 5, 8, 12, 6, 9, 3, 2, 15; ... 13, 8, 10, 1, 3, 15, 4, 2, 11, 6, 7, 12, 0, 5, 14, 9]; S{3} = [10, 0, 9, 14, 6, 3, 15, 5, 1, 13, 12, 7, 11, 4, 2, 8; ... 13, 7, 0, 9, 3, 4, 6, 10, 2, 8, 5, 14, 12, 11, 15, 1; ... 13, 6, 4, 9, 8, 15, 3, 0, 11, 1, 2, 12, 5, 10, 14, 7; ... 1, 10, 13, 0, 6, 9, 8, 7, 4, 15, 14, 3, 11, 5, 2, 12]; S{4} = [7, 13, 14, 3, 0, 6, 9, 10, 1, 2, 8, 5, 11, 12, 4, 15; ... 13, 8, 11, 5, 6, 15, 0, 3, 4, 7, 2, 12, 1, 10, 14, 9; ... 10, 6, 9, 0, 12, 11, 7, 13, 15, 1, 3, 14, 5, 2, 8, 4; ... 3, 15, 0, 6, 10, 1, 13, 8, 9, 4, 5, 11, 12, 7, 2, 14]; S{5} = [2, 12, 4, 1, 7, 10, 11, 6, 8, 5, 3, 15, 13, 0, 14, 9; ... 14, 11, 2, 12, 4, 7, 13, 1, 5, 0, 15, 10, 3, 9, 8, 6; ... 4, 2, 1, 11, 10, 13, 7, 8, 15, 9, 12, 5, 6, 3, 0, 14; ... 11, 8, 12, 7, 1, 14, 2, 13, 6, 15, 0, 9, 10, 4, 5, 3]; S{6} = [12, 1, 10, 15, 9, 2, 6, 8, 0, 13, 3, 4, 14, 7, 5, 11; ... 10, 15, 4, 2, 7, 12, 9, 5, 6, 1, 13, 14, 0, 11, 3, 8; ... 9, 14, 15, 5, 2, 8, 12, 3, 7, 0, 4, 10, 1, 13, 11, 6; ... 4, 3, 2, 12, 9, 5, 15, 10, 11, 14, 1, 7, 6, 0, 8, 13]; S{7} = [4, 11, 2, 14, 15, 0, 8, 13, 3, 12, 9, 7, 5, 10, 6, 1; ... 13, 0, 11, 7, 4, 9, 1, 10, 14, 3, 5, 12, 2, 15, 8, 6; ... 1, 4, 11, 13, 12, 3, 7, 14, 10, 15, 6, 8, 0, 5, 9, 2; ... 6, 11, 13, 8, 1, 4, 10, 7
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