C语言实现DES加密解密算法源代码
本文将介绍DES(Data Encryption Standard)算法,一种经典的对称加密算法,以及如何使用C语言实现DES的加密和解密过程。提供的源程序包含了加密和解密函数,以及相关的辅助函数,如轮函数(f_func)、置换函数(s_func)、位操作函数等。 DES算法是一种使用56位密钥的分组加密算法,每个数据块大小为64位。它主要由以下几个步骤组成: 1. **初始置换(IP)**:将64位的数据块通过IP表进行位移操作,目的是打乱输入数据的顺序,增加破解的难度。 2. **16轮迭代**:每一轮都包含以下四个子步骤: - **扩展置换(E-Permutation)**:将32位的数据扩展为48位,以便与密钥进行异或操作。 - **密钥选择**:从64位密钥中选择48位用于这一轮,实际使用的是经过初始置换后的56位密钥中的48位。 - **轮函数(f_func)**:使用S盒和P盒进行非线性变换,这是DES的核心部分,S盒负责非线性转换,P盒负责线性排列。 - **置换(P-Permutation)**:对经过f_func处理后的数据进行位移操作,准备进入下一轮。 3. **逆初始置换(IP-1)**:在最后一轮结束后,使用IP-1表将数据恢复到原来的顺序。 在给出的C语言源程序中,`des_setkey`函数用于设置DES密钥,而`des_run`函数执行实际的加密或解密操作,其中`type`参数用于区分加密(encrypt)和解密(decrypt)。`f_func`和`s_func`分别实现了轮函数和置换函数的功能,`transform`、`xor`、`rotatel`等函数则提供了位操作支持,如位异或、位旋转等。`bytetobit`和`bittobyte`函数用于在字节和位之间进行转换,确保数据在处理过程中正确地进行位运算。 在实际应用中,DES由于其密钥长度较短,已经不再被视为安全的加密算法。现代加密标准如AES(Advanced Encryption Standard)提供了更长的密钥和更强的安全性。然而,理解DES的工作原理对于学习加密算法和信息安全仍然是非常有价值的。
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
enum {encrypt,decrypt};//ENCRYPT:加密,DECRYPT:解密
void des_run(char out[8],char in[8],bool type=encrypt);
//设置密钥
void des_setkey(const char key[8]);
static void f_func(bool in[32],const bool ki[48]);//f函数
static void s_func(bool out[32],const bool in[48]);//s盒代替
//变换
static void transform(bool *out, bool *in, const char *table, int len);
static void xor(bool *ina, const bool *inb, int len);//异或
static void rotatel(bool *in, int len, int loop);//循环左移
//字节组转换成位组
static void bytetobit(bool *out,const char *in, int bits);
//位组转换成字节组
static void bittobyte(char *out, const bool *in, int bits);
//置换IP表
const static char 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IP-1表
const static char ipr_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};
//E 位选择表
static const char 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};
//P换位表
const static char 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};
//pc1选位表
const static char pc1_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,
31,23,15,7,62,54,46,38,
30,22,14,6,61,53,45,37,
29,21,13,5,28,20,12,4
};
//pc2选位表
const static char pc2_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
};
//左移位数表
const static char loop_table[16]={1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1};
//S盒
const static char 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,
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