des.h数组
/*-------------------------------------------------------------缓存
DES的基本运算--置换表 -------------------------------------------------------------*/ // 对明文执行IP置换获得L0,R0 （L左32位,R右32位） [明文操做] const int IP[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 }; // 对迭代后的L16,R16执行IP逆置换,输出密文 const int IPR[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 }; /*--------------------------- 迭代法则 ----------------------------*/ // F函数,32位的R0进行E变换,扩为48位输出 (R1~R16) [备用A] [明文操做] const int E[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 }; // 子密钥K(i)的获取 密钥为K 抛弃第6,16,24,32,40,48,64位 [密钥操做] // 用PC1选位 分为 前28位C0,后28位D0 两部分 const int PC1[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 }; // 对C0,D0分别进行左移,共16次,左移位数与下面对应 [密钥操做] const int LS[16]={ 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1 }; // C1,D1为第一次左移后获得,进行PC2选位,获得48位输出K1 [备用B] [密钥操做] const int PC2[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 }; /*------------- F函数 备用A和备用B 异或 获得48位输出 ---------------*/ // 异或后的结果48位分为8组,每组6位,做为8个S盒的输入 [组合操做] // S盒以6位做为输入(8组),4位做为输出(4*(8组)=32位) // S工做原理 假设输入为A=abcdef ,则bcde所表明的数是0-15之间的 // 一个数记为 X=bcde ,af表明的是0-3之间的一个数,记为 Y=af // 在S1的X列,Y行找到一个数Value,它在0-15之间,能够用二进制表示 // 因此为4bit (共32位) const 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 }; // F函数 最后第二步,对S盒输出的32进行P置换 [组合操做] // 输出的值参与一次迭代: // L(i)=R(i-1) // R(i)=L(i-1)^f(R(i-1),K(i)) 异或 const int P[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 }; // 16个子密钥K(1~16) static bool SubKey[16][48]={0};如下为main.cpp：函数
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "des.h"
//函数声明
void HexToBit(bool *DatOut,char *DatIn,int Num); //十六进制转二进制
void BitCopy(bool *DatOut,bool *DatIn,int Num); //数组复制
void Table_change(bool *DatOut,bool *DatIn,const int *Table,int Num); //表置换函数
void LoopMove(bool *DatIn,int Len,int Num); //子密钥生成中的轮移位函数
void SetKey(bool *KeyBit); //生成子密钥的函数
void Xor(bool *DatA,bool *DatB,int Num); //异或函数
void S_change(bool *DatOut,bool *DatIn); //S盒变换
void IntToBit(bool *DatOut,int DatIn,int Num); //将数据转成二进制
void F_change(bool *Out,bool *Ri_,int Num); //F变换
void BitToHex(char *DatOut,bool *DatIn,int Num); //二进制转十六进制
void Reverse(bool *Li,bool *Ri,int num); //十六轮迭代以后的左右交换函数
void Encrypt(bool *CipherBit,bool PlainBit[64],bool KeyBit[64]); //一个64bit分组的加密过程
void Decrypt(bool *DecryptBit,bool CipherBit[64],bool KeyBit[64]); //一个64bit分组的解密过程
void ECB_encrypt(void); //ECB模式加密
void ECB_decrypt(void); //ECB模式解密
void CBC_encrypt(); //CBC模式加密
void CBC_decrypt(); //CBC模式加密
/*测试函数，输出二进制数组*/
void OutBit(bool Bit[],int num){
int i;
for (i=0;i<num;i++) printf("%d",Bit[i]);
printf("\n");
}
int main(void)
{
int choice=0;
printf("请选择加密、解密模式（1.ECB 2.CBC）:");
scanf("%d",&choice);
switch(choice){
case 1:ECB_encrypt();ECB_decrypt();
break;
case 2:CBC_encrypt();CBC_decrypt();
break;
default:exit(0);
}
printf("加密结果、解密结果已分别存入des_secret.txt和des_decrypted.txt中，请前往查看！\n");
system("pause");
return 0;
}
void Decrypt(bool *DecryptBit,bool CipherBit[64],bool KeyBit[64])
{
static bool tmpCipher[64]={0}; //缓存，防止改变CipherBit以影响CBC模式中的解密过程
Table_change(tmpCipher,CipherBit,IP,64); //IP初始置换
SetKey(KeyBit);
static bool *CiL=&tmpCipher[0],*CiR=&tmpCipher[32]; //将密文分为L,R两半
static bool Temp[32]={0}; //缓存
for(int i=15;i>=0;i--) //16轮变换
{
BitCopy(Temp,CiR,32);
F_change(CiR,CiR,i);
Xor(CiR,CiL,32);
BitCopy(CiL,Temp,32);
}
Reverse(CiL,CiR,32);
Table_change(DecryptBit,tmpCipher,IPR,64); //初始逆置换
}
void Encrypt(bool *CipherBit,bool PlainBit[64],bool KeyBit[64]) //一个分组的加密过程
{
Table_change(PlainBit,PlainBit,IP,64); //IP初始置换
SetKey(KeyBit); //生成16个密钥
static bool *PiL=&PlainBit[0],*PiR=&PlainBit[32]; //将明文分为L,R两半
static bool Temp[32]={0}; //缓存
for(int i=0;i<16;i++) //16轮变换
{
BitCopy(Temp,PiR,32);
F_change(PiR,PiR,i);
Xor(PiR,PiL,32);
BitCopy(PiL,Temp,32);
}
Reverse(PiL,PiR,32);
Table_change(CipherBit,PlainBit,IPR,64); //初始逆置换
}
void Reverse(bool *Li,bool *Ri,int num)
{
static bool temp[32]={0};
int i;
for (i=0;i<num;i++)
{
temp[i]=Li[i];
Li[i]=Ri[i];
Ri[i]=temp[i];
}
}
void BitToHex(char *DatOut,bool *DatIn,int Num)
{
int i=0,value;
char tmp[100]={0};
for(i=0;i<Num/4;i++)
{
value =((DatIn[i*4])<<3)+((DatIn[i*4+1])<<2)+((DatIn[i*4+2])<<1)+(DatIn[i*4+3]);
if(value>9)
{
tmp[i]=value+'7'; // 余数大于9时处理 10-15 to A-F
}
else
{
tmp[i]=value+'0'; // 输出字符
}
}
strcpy(DatOut,tmp);
}
void F_change(bool *Out,bool *Ri_,int Num) //Num第几轮变换
{
bool Temp[48]={0};
Table_change(Temp,Ri_,E,48); //E扩展
Xor(Temp,SubKey[Num],48);
S_change(Temp,Temp); //S盒变换
Table_change(Out,Temp,P,32); //P置换
}
void S_change(bool *DatOut,bool *DatIn) //输入48位，输出32位
{
int i=0,X,Y;
bool Temp[32]={0};
for (i=0;i<8;i++)
{
Y=((DatIn[i*6])<<1)+(DatIn[i*6+5]); // Y表明第几行，X表明第几列
X=((DatIn[i*6+1])<<3)+((DatIn[i*6+2])<<2)+((DatIn[i*6+3])<<1)+(DatIn[i*6+4]); //经过移位运算进行定位
IntToBit(&Temp[i*4],S_Box[i][Y][X],4); //将找到的数换为二进制
}
BitCopy(DatOut,Temp,32); //输出
}
void IntToBit(bool *DatOut,int DatIn,int Num)
{
int i=0;
bool temp[64]={0};
for(i=0;i<Num;i++)
{
temp[i]=bool(((DatIn)<<(i%4))&0x08);
}
BitCopy(DatOut,temp,Num);
}
void HexToBit(bool *DatOut,char *DatIn,int Num)
{
int i=0; // 字符型输入
for(i=0;i<Num;i++)
{
if((DatIn[i/4])>'9') // 大于9
{
DatOut[i]=bool((((DatIn[i/4]-'7')%16)<<(i%4))&0x08);
}
else
{
DatOut[i]=bool(((DatIn[i/4]-'0')<<(i%4))&0x08);
}
}
}
void Xor(bool *DatA,bool *DatB,int Num) // 异或函数
{
int i=0;
for(i=0;i<Num;i++)
{
DatA[i]=DatA[i]^DatB[i]; // 异或
}
}
void SetKey(bool *KeyBit)
{
bool Temp[56]={0}; //设置缓存，以避免改变KeyBit而影响后面的解密
Table_change(Temp,KeyBit,PC1,56);
bool *KiL=&Temp[0],*KiR=&Temp[28];
for(int i=0;i<16;i++){
LoopMove(KiL,28,LS[i]);
LoopMove(KiR,28,LS[i]);
Table_change(SubKey[i],Temp,PC2,48);
}
}
void LoopMove(bool *DatIn,int Len,int num) // 循环左移 Len数据长度 Num移动位数
{
bool tmp[56]={0}; // 缓存
BitCopy(tmp,DatIn,num);
BitCopy(DatIn,DatIn+num,Len-num);
BitCopy(DatIn+Len-num,tmp,num);
}
void BitCopy(bool *DatOut,bool *DatIn,int Num)
{
int i=0;
for(i=0;i<Num;i++)
{
DatOut[i]=DatIn[i];
}
}
void Table_change(bool *DatOut,bool *DatIn,const int *Table,int Num)
{
static bool Tmp[256]={0};
int i;
for (i=0;i<Num;i++)
{
Tmp[i]=DatIn[Table[i]-1]; //把原来的数据按表中的位置放在Temp内
}
BitCopy(DatOut,Tmp,Num); // 把缓存Temp的值输出
}
void ECB_encrypt(void) //ECB加密函数
{
FILE *fp=fopen("des_secret.txt","w");
char Turn[1]={0};
fprintf(fp,"%s",Turn); //重置文档为空
fclose(fp);
FILE *fpCipher=fopen("des_secret.txt","a+");//追加方式
FILE *pfile=fopen("des_messages.txt","r");
if(pfile==NULL)
{
printf("\n打不开明文文件！");
}
fseek(pfile,0,SEEK_END); //将文件指针移到末尾
int length=ftell(pfile); //获得明文长度
fseek(pfile,0,SEEK_SET); //将文件指针移到开头
for(int j=0;j<((length+15)/16);j++) //以64bit为一组进行加密， length小于16时+15/16以保证加密一次
{
char Plain[17]={'0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0'}; //不足补0
char Key[16]={0}; //密钥
char Cipher[16]={0}; //密文
char Message[16]={0}; //解密后
bool PlainBit[64]={0}; //明文二进制
bool CipherBit[64]={0}; //密文二进制
bool KeyBit[64]={0}; //密钥二进制
bool MessageBit[64]={0};
int i=0;
for(i=0;i<16;i++)
{
Turn[0]=fgetc(pfile);
if (Turn[0]==EOF) break;//获得文件中16进制形式的明文
else Plain[i]=Turn[0];
}
HexToBit(PlainBit,Plain,64); //将16进制的明文转换为二进制
FILE *kfile;
kfile=fopen("des_key.txt","r");
if(kfile==NULL)
{
printf("\n打不开密钥文件！");
}
fgets(Key,17,kfile); //获得文件中16进制形式的Key
fclose(kfile);
HexToBit(KeyBit,Key,64); //将16进制的key转为二进制
Encrypt(CipherBit,PlainBit,KeyBit); //进行加密
BitToHex(Cipher,CipherBit,64); //将CipherBit转为16进制
fprintf(fpCipher,"%s",Cipher); //追加写入密文文件
}
fclose(pfile);
fclose(fpCipher);
}
void ECB_decrypt(void) //ECB解密函数
{
FILE *fp=fopen("des_decrypted.txt","w");
char Turn[1]={0};
fprintf(fp,"%s",Turn);
fclose(fp); //文件重置为空
FILE *fpCipher=fopen("des_decrypted.txt","a+");//追加方式写入
FILE *pfile=fopen("des_secret.txt","r");
if(pfile==NULL)
{
printf("\n打不开密文文件！");
}
fseek(pfile,0,SEEK_END);
int length=ftell(pfile);
fseek(pfile,0,SEEK_SET); //获得密文长度
for(int j=0;j<((length+15)/16);j++) //64Bit为一组进行多轮解密
{
char Plain[17]={'0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0'};
char Key[16]={0}; //密钥
char Cipher[16]={0}; //密文
bool PlainBit[64]={0}; //明文二进制
bool CipherBit[64]={0}; //密文二进制
bool KeyBit[64]={0}; //密钥二进制
int i=0;
for(i=0;i<16;i++)
{
Turn[0]=fgetc(pfile);
if (Turn[0]==EOF) break;//获得文件中16进制形式的明文
else Plain[i]=Turn[0];
}
HexToBit(PlainBit,Plain,64); //将16进制的明文转换为二进制
FILE *kfile;
kfile=fopen("des_key.txt","r");
if(kfile==NULL)
{
printf("\n打不开密钥文件！");
}
fgets(Key,17,kfile);
fclose(kfile); //获得文件中16进制形式的Key
HexToBit(KeyBit,Key,64); //将16进制的key转为二进制
Decrypt(CipherBit,PlainBit,KeyBit);
BitToHex(Cipher,CipherBit,64);
fprintf(fpCipher,"%s",Cipher);//追加写入
}
fclose(pfile);
fclose(fpCipher);
}
void CBC_encrypt()
{
char IV[16]={0};
bool IVBit[64]={0};
//获得初始化向量
FILE *iv_file=fopen("des_iv.txt","r");
if (iv_file==NULL) printf("\n打不开IV文件！");
fgets(IV,17,iv_file);
fclose(iv_file);
HexToBit(IVBit,IV,64);
//重置密文文件
FILE *fp=fopen("des_secret.txt","w");
char Turn[1]={0};
fprintf(fp,"%s",Turn);
fclose(fp);
//开始加密
FILE *fpCipher=fopen("des_secret.txt","a+"); //追加方式
FILE *pfile=fopen("des_messages.txt","r");
if(pfile==NULL)
{
printf("\n打不开明文文件！");
}
fseek(pfile,0,SEEK_END); //将文件指针移到末尾
int length=ftell(pfile); //获得明文长度
fseek(pfile,0,SEEK_SET); //将文件指针移到开头
for(int j=0;j<((length+15)/16);j++) //以64bit为一组进行加密， length小于16时+15/16以保证加密一次
{
char Plain[17]={'0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0'}; //不足补0
char Key[16]={0}; //密钥
char Cipher[16]={0}; //密文
bool PlainBit[64]={0}; //明文二进制
bool CipherBit[64]={0}; //密文二进制
bool KeyBit[64]={0}; //密钥二进制
int i=0;
for(i=0;i<16;i++)
{
Turn[0]=fgetc(pfile);
if (Turn[0]==EOF) break;//获得文件中16进制形式的明文
else Plain[i]=Turn[0];
}
HexToBit(PlainBit,Plain,64); //将16进制的明文转换为二进制
FILE *kfile;
kfile=fopen("des_key.txt","r");
if(kfile==NULL)
{
printf("\n打不开密钥文件！");
}
fgets(Key,17,kfile); //获得文件中16进制形式的Key
fclose(kfile);
HexToBit(KeyBit,Key,64); //将16进制的key转为二进制
Xor(PlainBit,IVBit,64); //明文M1与IV异或 放在PlainBit
Encrypt(CipherBit,PlainBit,KeyBit); //进行加密
BitToHex(Cipher,CipherBit,64); //将CipherBit转为16进制
fprintf(fpCipher,"%s",Cipher); //追加写入密文文件
BitCopy(IVBit,CipherBit,64);
}
fclose(pfile);
fclose(fpCipher);
}
void CBC_decrypt()
{
char IV[16]={0};
bool IVBit[64]={0};
static bool preBit[64]={0}; //用来暂时存放前一组的密文分组
/*获得初始化向量*/
FILE *iv_file=fopen("des_iv.txt","r");
if (iv_file==NULL) printf("\n打不开IV文件！");
fgets(IV,17,iv_file);
fclose(iv_file);
HexToBit(IVBit,IV,64);
/*重置解密文件*/
FILE *fp=fopen("des_decrypted.txt","w");
char Turn[1]={0};
fprintf(fp,"%s",Turn);
fclose(fp);
/*开始解密*/
FILE *fpDecrypt=fopen("des_decrypted.txt","a+"); //追加方式写入
FILE *pfile=fopen("des_secret.txt","r");
if(pfile==NULL)
{
printf("\n打不开密文文件！");
}
fseek(pfile,0,SEEK_END);
int length=ftell(pfile);
fseek(pfile,0,SEEK_SET); //获得密文长度
for(int j=0;j<((length+15)/16);j++) //64Bit为一组进行多轮解密
{
char Cipher[17]={'0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0'};
char Key[16]={0}; //密钥
char Decry[16]={0}; //解密后
bool CipherBit[64]={0}; //明文二进制
bool DecryptBit[64]={0}; //密文二进制
bool KeyBit[64]={0}; //密钥二进制
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
Turn[0]=fgetc(pfile);
if (Turn[0]==EOF) break; //获得文件中16进制形式的明文
else Cipher[i]=Turn[0];
}
HexToBit(CipherBit,Cipher,64); //将16进制的明文转换为二进制
FILE *kfile;
kfile=fopen("des_key.txt","r");
if(kfile==NULL)
{
printf("\n打不开密钥文件！");
}
fgets(Key,17,kfile);
fclose(kfile); //获得文件中16进制形式的Key
HexToBit(KeyBit,Key,64); //将16进制的key转为二进制
Decrypt(DecryptBit,CipherBit,KeyBit);
Xor(DecryptBit,IVBit,64); //第一组解密后与IV异或
BitToHex(Decry,DecryptBit,64);
fprintf(fpDecrypt,"%s",Decry); //追加写入
BitCopy(IVBit,CipherBit,64); //将当前的CipherBit复制给IVBit，以便下一轮使用
}
fclose(pfile);
fclose(fpDecrypt);
}