feistel加解密算法

Feistel加解密算法是一种对称密钥加密算法，它采用了分组加密的方式来实现加解密。该算法将明文分成两半，每次对其中一半进行加密，并将加密后的结果与另一半进行异或运算。然后将加密后的一半和异或运算的结果交换位置，重复进行若干轮加密/解密操作，最后将加密后的两半合并即得到密文。

具体来说，Feistel加解密算法包含以下步骤：

1.将明文分成两半，分别为L0和R0。

2.进行若干轮加密/解密操作，每轮操作包括以下步骤：

(1)将Ri-1作为输入，经过一个加密函数f得到一个输出f(Ri-1)。

(2)将f(Ri-1)和Li-1进行异或运算，得到一个结果，将其作为Ri。

(3)将Ri和Li-1进行交换，得到Li。

3.将加密/解密后的L轮和R轮合并，得到密文/明文。

最常见的Feistel加解密算法是DES算法，它采用了16轮加密/解密操作。但由于DES算法密钥长度太短，易被攻击，因此现在常用的对称密钥加密算法已经不再使用Feistel结构。

相关问题

c语言实现Feistel加解密算法

Feistel加解密算法是一种基于轮函数的分组密码算法，其核心思想是将明文分成左右两部分，每轮交替进行一系列运算，最终得到密文。下面是一个简单的C语言实现。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define BLOCK_SIZE 8
#define ROUNDS 16
#define KEY_SIZE 10

typedef unsigned char byte;

const byte S_BOX[4][16] = {
  {0x1, 0x0, 0x3, 0x2, 0x5, 0x4, 0x7, 0x6, 0x9, 0x8, 0xb, 0xa, 0xd, 0xc, 0xf, 0xe},
  {0xe, 0xf, 0xc, 0xd, 0xa, 0xb, 0x8, 0x9, 0x6, 0x7, 0x4, 0x5, 0x2, 0x3, 0x0, 0x1},
  {0x7, 0x6, 0x5, 0x4, 0x3, 0x2, 0x1, 0x0, 0xf, 0xe, 0xd, 0xc, 0xb, 0xa, 0x9, 0x8},
  {0x8, 0x9, 0xa, 0xb, 0xc, 0xd, 0xe, 0xf, 0x0, 0x1, 0x2, 0x3, 0x4, 0x5, 0x6, 0x7}
};

const byte P_BOX[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
};

void feistel_encrypt(byte *block, byte *key) {
  byte left[BLOCK_SIZE / 2], right[BLOCK_SIZE / 2];
  memcpy(left, block, BLOCK_SIZE / 2);
  memcpy(right, block + BLOCK_SIZE / 2, BLOCK_SIZE / 2);

  for (int i = 0; i < ROUNDS; i++) {
    byte temp[BLOCK_SIZE / 2];
    memcpy(temp, left, BLOCK_SIZE / 2);
    memcpy(left, right, BLOCK_SIZE / 2);

    byte f_result[BLOCK_SIZE / 2];
    for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE / 2; j++) {
      f_result[j] = S_BOX[j % 4][right[j] ^ key[j % KEY_SIZE]];
    }

    for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE / 2; j++) {
      right[j] = temp[j] ^ f_result[j];
    }
  }

  memcpy(block, right, BLOCK_SIZE / 2);
  memcpy(block + BLOCK_SIZE / 2, left, BLOCK_SIZE / 2);
}

void feistel_decrypt(byte *block, byte *key) {
  byte left[BLOCK_SIZE / 2], right[BLOCK_SIZE / 2];
  memcpy(left, block, BLOCK_SIZE / 2);
  memcpy(right, block + BLOCK_SIZE / 2, BLOCK_SIZE / 2);

  for (int i = ROUNDS - 1; i >= 0; i--) {
    byte temp[BLOCK_SIZE / 2];
    memcpy(temp, right, BLOCK_SIZE / 2);
    memcpy(right, left, BLOCK_SIZE / 2);

    byte f_result[BLOCK_SIZE / 2];
    for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE / 2; j++) {
      f_result[j] = S_BOX[j % 4][left[j] ^ key[j % KEY_SIZE]];
    }

    for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE / 2; j++) {
      left[j] = temp[j] ^ f_result[j];
    }
  }

  memcpy(block, left, BLOCK_SIZE / 2);
  memcpy(block + BLOCK_SIZE / 2, right, BLOCK_SIZE / 2);
}

int main() {
  byte plaintext[] = {0x48, 0x65, 0x6c, 0x6c, 0x6f, 0x2c, 0x20, 0x57};
  byte key[] = {0x01, 0x23, 0x45, 0x67, 0x89, 0xab, 0xcd, 0xef, 0xfe, 0xdc};
  byte ciphertext[BLOCK_SIZE];

  printf("Plaintext:  ");
  for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) {
    printf("%02x ", plaintext[i]);
  }
  printf("\n");

  feistel_encrypt(plaintext, key);
  printf("Ciphertext: ");
  for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) {
    printf("%02x ", plaintext[i]);
  }
  printf("\n");

  feistel_decrypt(plaintext, key);
  printf("Plaintext:  ");
  for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) {
    printf("%02x ", plaintext[i]);
  }
  printf("\n");

  return 0;
}

在这个实现中，我们使用了8字节的明文和密文块，10字节的密钥。S_BOX是四个4x4的S盒，而P_BOX是一个32位的置换表。在加密和解密过程中，我们将明文块分成左右两部分，每轮交替进行一系列运算，最终得到密文或明文。在每轮中，我们首先将左半部分备份，将右半部分作为轮函数的输入，然后通过S盒和密钥生成一个4字节的输出，再通过P盒进行置换，最后与原来的左半部分异或得到新的右半部分。在解密过程中，我们只需要将加密过程中的操作顺序反转即可。

注意，这个实现中只是一个简单的Feistel加解密算法，不能用于实际的加密任务。如果你需要一个更安全的加密算法，请使用标准的密码库，如OpenSSL。

c++实现Feistel加解密

Feistel加密算法是一种常见的对称加密算法，其基本思想是将明文分成两部分，然后通过一定的加密函数和轮数来进行加密，最后将加密后的两部分再进行合并，得到最终的密文。解密时，只需要将加密过程中的加密函数反向使用即可。

以下是一个使用C语言实现的Feistel加解密算法示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

// 定义加密函数
int feistel_encrypt(int left, int right, int key) {
    int tmp = left;
    left = right ^ (left ^ key);
    right = tmp;
    return (left << 16) | right;
}

// 定义解密函数
int feistel_decrypt(int left, int right, int key) {
    int tmp = right;
    right = left ^ (right ^ key);
    left = tmp;
    return (left << 16) | right;
}

// 定义加密算法
void encrypt(char *plaintext, int *ciphertext, int key, int rounds) {
    int len = strlen(plaintext);
    int i, j;
    for (i = 0; i < len; i += 4) {
        int left = 0, right = 0;
        for (j = 0; j < 4; j++) {
            if (i + j < len) {
                left <<= 8;
                left |= plaintext[i + j];
            }
        }
        for (j = 0; j < rounds; j++) {
            int tmp = left;
            left = feistel_encrypt(left, right, key);
            right = tmp;
        }
        ciphertext[i / 4] = left | (right << 16);
    }
}

// 定义解密算法
void decrypt(int *ciphertext, char *plaintext, int key, int rounds) {
    int len = strlen(plaintext);
    int i, j;
    for (i = 0; i < len; i += 4) {
        int left = ciphertext[i / 4] & 0xFFFF;
        int right = ciphertext[i / 4] >> 16;
        for (j = 0; j < rounds; j++) {
            int tmp = left;
            left = feistel_decrypt(left, right, key);
            right = tmp;
        }
        for (j = 0; j < 4; j++) {
            if (i + j < len) {
                plaintext[i + j] = (left >> ((3 - j) * 8)) & 0xFF;
            }
        }
    }
    plaintext[len] = '\0';
}

int main() {
    char plaintext[100] = "hello world";
    int ciphertext[100];
    int key = 0x12345678;
    int rounds = 16;
    encrypt(plaintext, ciphertext, key, rounds);
    printf("加密后的密文：");
    int i;
    for (i = 0; i < strlen(plaintext); i += 4) {
        printf("%08X ", ciphertext[i / 4]);
    }
    printf("\n");
    char decrypted[100];
    decrypt(ciphertext, decrypted, key, rounds);
    printf("解密后的明文：%s\n", decrypted);
    return 0;
}

上述代码中，`feistel_encrypt`函数实现了Feistel算法的加密过程，`feistel_decrypt`函数实现了Feistel算法的解密过程。`encrypt`函数实现了整个加密过程，其中将明文分为两部分，然后通过多轮Feistel算法进行加密，最后将加密后的两部分再进行合并得到密文。`decrypt`函数则实现了整个解密过程，其中将密文分为两部分，然后通过多轮Feistel算法进行解密，最后将解密后的两部分再进行合并得到明文。