C++实现DES密码算法

时间: 2023-08-02 13:11:28 浏览: 87
下面是一个简单的C++实现DES密码算法的示例代码。由于DES算法中使用了大量的位运算,因此代码可能看起来比较复杂。 ```cpp #include <iostream> #include <bitset> #include <cstring> using namespace std; // 初始置换表IP int IP_Table[64] = { 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 }; // 逆置换表IP^-1 int IP_1_Table[64] = { 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 }; // 扩展置换表E int E_Table[48] = { 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 }; // S盒 int S_Box[8][4][16] = { { // S1 {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} }, { // S2 {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} }, { // S3 {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} }, { // S4 {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} }, { // S5 {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} }, { // S6 {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} }, { // S7 {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, 9, 5, 0, 15, 14, 2, 3, 12} }, { // S8 {13, 2, 8, 4, 6, 15, 11, 1, 10, 9, 3, 14, 5, 0, 12, 7}, {1, 15, 13, 8, 10, 3, 7, 4, 12, 5, 6, 11, 0, 14, 9, 2}, {7, 11, 4, 1, 9, 12, 14, 2, 0, 6, 10, 13, 15, 3, 5, 8}, {2, 1, 14, 7, 4, 10, 8, 13, 15, 12, 9, 0, 3, 5, 6, 11} } }; // 置换函数P int P_Table[32] = { 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 }; // 左移位数表 int Shift_Table[16] = { 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1 }; // 密钥置换表PC-1 int PC_1_Table[56] = { 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 }; // 密钥置换表PC-2 int PC_2_Table[48] = { 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 }; // 子密钥数组 int SubKey[16][48]; // 将64位的明文或密文进行初始置换IP void IP_Transform(bool* data) { bool temp[64]; for (int i = 0; i < 64; i++) { temp[i] = data[IP_Table[i] - 1]; } memcpy(data, temp, sizeof(temp)); } // 将64位的明文或密文进行逆置换IP^-1 void IP_1_Transform(bool* data) { bool temp[64]; for (int i = 0; i < 64; i++) { temp[i] = data[IP_1_Table[i] - 1]; } memcpy(data, temp, sizeof(temp)); } // 将32位的数据左移shift位 void Shift_Left(bool* data, int shift) { bool temp[256]; memcpy(temp, data, sizeof(temp)); for (int i = 0; i < 32; i++) { data[i] = temp[(i + shift) % 32]; } } // 将64位密钥进行PC-1置换 void PC_1_Transform(bool* key) { bool temp[56]; for (int i = 0; i < 56; i++) { temp[i] = key[PC_1_Table[i] - 1]; } memcpy(key, temp, sizeof(temp)); } // 将56位密钥进行PC-2置换,生成48位的子密钥 void PC_2_Transform(bool* key, int index) { bool temp[48]; for (int i = 0; i < 48; i++) { temp[i] = key[PC_2_Table[i] - 1]; } memcpy(SubKey[index], temp, sizeof(temp)); } // 将48位数据进行扩展,扩展为64位 void E_Transform(bool* data) { bool temp[64]; for (int i = 0; i < 48; i++) { temp[i] = data[E_Table[i] - 1]; } memcpy(data, temp, sizeof(temp)); } // S盒代替函数 void S_Box_Transform(bool* data) { int index; for (int i = 0, j = 0; i < 8; i++, j += 6) { int x = (data[j] << 1) + data[j + 5]; int y = (data[j + 1] << 3) + (data[j + 2] << 2) + (data[j + 3] << 1) + data[j + 4]; index = (i << 2) + y; int value = S_Box[i][x][y]; for (int k = 0; k < 4; k++) { data[j + 3 - k] = (value >> k) & 1; } } } // P置换 void P_Transform(bool* data) { bool temp[32]; for (int i = 0; i < 32; i++) { temp[i] = data[P_Table[i] - 1]; } memcpy(data, temp, sizeof(temp)); } // 生成子密钥 void Generate_SubKey(bool* key) { bool temp[64]; PC_1_Transform(key); for (int i = 0; i < 16; i++) { memcpy(temp, key, sizeof(temp)); Shift_Left(temp, Shift_Table[i]); PC_2_Transform(temp, i); } } // 加密单个64位分组 void Encrypt_One_Block(bool* block) { IP_Transform(block); for (int i = 0; i < 16; i++) { bool L[32]; bool R[32]; bool temp[32]; memcpy(L, block, 32); memcpy(R, block + 32, 32); memcpy(temp, R, 32); E_Transform(temp); for (int j = 0; j < 48; j++) { temp[j] ^= SubKey[i][j]; } S_Box_Transform(temp); P_Transform(temp); for (int j = 0; j < 32; j++) { R[j] ^= temp[j]; } memcpy(block, L, 32); memcpy(block + 32, R, 32); } IP_1_Transform(block); } // 加密函数 void Encrypt(bool* data, int len, bool* key) { Generate_SubKey(key); for (int i = 0; i < len; i += 8) { Encrypt_One_Block(data + i); } } // 测试 int main() { // 明文 bool data[64] = { 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 0,
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