对称密码之DES实验源代码

#include<stdio.h> #include<string.h> char 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}; char IP_N[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}; char PC_1[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}; char PC_2[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}; char 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}; char 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}; char S_box[8][4][16]={ 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, 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, 13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,10,5,14,9, 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, 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, 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, 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, 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, 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 函数参数：a为原数组，tab为置换表，rlt为结果数组，n为置换的长度 函数功能：将a数组根据tab表换表进行n位置换，并将结果存到rlt数组。 因为在某些地方原数组a还会用到，所以没有直接覆盖原数组 */ void permutation(char *a,char *tab,char *rlt,int n) { int i; for(i=0;i<n;i++) rlt[i]=a[tab[i]-1]; } /* 循环左移函数 函数参数：a为原数组，rlt为结果数组，n为a数组长度，k为循环左移的位数 函数功能：将长度为n的a数组循环左移k位并存到rlt数组 */ void xunhuanzuoyi(char *a,char *rlt,int n,int k) { int i; for(i=0;i<n;i++) rlt[i]=a[(i+k)%n]; } /* 求16个子密钥函数 函数参数：key为DES的64位密钥数组，sub_key为子密钥数组 函数功能：由密钥key生成16轮加密所用的子密钥 */ void get_key(char *key,char sub_key[][48]) { int i,j; char c[17][28],d[17][28],tmp[56]; permutation(key,PC_1,tmp,56); //将密钥用置换1置换 for(i=0;i<56;i++) { //初始化 c[0],d[0] if(i<28) c[0][i]=tmp[i]; else d[0][i-28]=tmp[i]; } for(i=1;i<=16;i++) { //生成每轮子密钥 //如果为第1、2、9、16轮，则c循环左移1位 if(i==1||i==2||i==9||i==16) xunhuanzuoyi(c[i-1],c[i],28,1); //如果是其他轮次，则c循环左移2位 else xunhuanzuoyi(c[i-1],c[i],28,2); //如果为第1、2、9、16轮，则d循环左移1位 if(i==1||i==2||i==9||i==16) xunhuanzuoyi(d[i-1],d[i],28,1); //如果是其他轮次，则d循环左移2位 else xunhuanzuoyi(d[i-1],d[i],28,2); for(j=0;j<56;j++) { //将c、d两部分拼成tmp if(j<28) tmp[j]=c[i][j]; else tmp[j]=d[i][j-28]; } permutation(tmp,PC_2,sub_key[i-1],48); //用置换2得到子密钥 } //打印16轮子密钥 printf("16个子密钥为：\n"); for(i=0;i<16;i++) { printf("K%d=",i); for(j=0;j<48;j++) printf("%d",sub_key[i][j]); printf("\n"); } printf("\n"); } /* 十进制转二进制函数 */ void DToB(char c,char *rlt) { //字节转比特 int i; for (i=0;i<4;i++) { *(rlt+3-i)=(c>>i)&1; } } /* DES算法主函数 函数参数：msg为明文；key为密钥；rlt为加密后密文；type为1代表加密，为0表示解密 函数功能：实现DES算法的16轮加密 */ void DES(char *msg,char *key,char *rlt,int type) { //参数：原文，密钥，密文，加密(1)或解密(0) int i,j,k; char l[17][32],r[17][32],tmp[64],sub_key[16][48]; get_key(key,sub_key); //获取子密钥 permutation(msg,IP,tmp,64); //将明文进行IP置换 printf("IP置换: "); for(i=0;i<64;i++) printf("%d",tmp[i]); printf("\n\n\n"); for(i=0;i<64;i++) { //初始化 l[0],r[0] if(i<32) l[0][i]=tmp[i]; else r[0][i-32]=tmp[i]; } for(i=1;i<=16;i++) { //进行16轮运算 for(j=0;j<32;j++) l[i][j]=r[i-1][j]; //获得 l[i] permutation(r[i-1],E,tmp,48); //用置换表E对r进行置换 printf("E(R%d)=",i-1); for(j=0;j<48;j++) printf("%d",tmp[j]); printf("\n"); printf("E(R%d)^K%d=",i-1,i); for(j=0;j<48;j++) printf("%d",tmp[j]^sub_key[i-1][j]); printf("\n"); if(type==1) { //加密 for(j=0;j<48;j++) r[i-1][j]=tmp[j]^sub_key[i-1][j]; } else { //解密 for(j=0;j<48;j++) r[i-1][j]=tmp[j]^sub_key[16-i][j]; } int tol=0; //tol表示在r数组中的位置 //利用S盒将48位数据转化为32位 for(j=0;j<48;j+=6) { //将48位分为8组，每组6位 char x,y,c,b[6]; for(k=0;k<6;k++) b[k]=r[i-1][j+k]; x=b[0]*2+b[5]; //b[0]b[5]作行号，存在x中 y=b[1]*8+b[2]*4+b[3]*2+b[4]; //b[1]b[2]b[3]b[4]作列号存在y中 c=S_box[j/6][x][y]; //根据第j/6组的第x行第y列查s盒 DToB(c,r[i-1]+tol); //将十进制c转换成4位二进制存到r数组中 tol+=4; //因为存入了4位二进制数，tol指向r数组的位置+4 } printf("第%d轮S盒输出=",i); for(j=0;j<32;j++) printf("%d",r[i-1][j]); printf("\n"); permutation(r[i-1],P,tmp,32); //P置换 printf("f(R%d,K%d)=",i-1,i); for(j=0;j<32;j++) printf("%d",tmp[j]); printf("\n"); for(j=0;j<32;j++) r[i][j]=l[i-1][j]^tmp[j]; //两者按位异或得到r[i] printf("R%d=",i); for(j=0;j<32;j++) printf("%d",r[i][j]); printf("\n\n"); } for(i=0;i<64;i++) { //将l和r两个拼在一起存到tmp数组中 if(i<32) tmp[i]=r[16][i]; else tmp[i]=l[16][i-32]; } permutation(tmp,IP_N,rlt,64); //经IP逆置换得到最终的密文 } int main() { int i,j; char msg1[64]={0}; char msg2[64]={0}; char key[64]={0}; char rlt[64]; printf("输入明文："); for (i=0;i<64;i++) { scanf("%c",&msg1[i]); msg1[i]=msg1[i]-48; } while(getchar()!='\n'); printf("输入密钥："); for (i=0;i<64;i++) { scanf("%c",&key[i]); key[i]=key[i]-48; } while(getchar()!='\n'); DES(msg1,key,rlt,1); //加密 printf("\n加密后的密文为：\n"); for(i=0;i<64;i++) printf("%d",rlt[i]); printf("\n\n\n\n"); printf("输入密文："); for (i=0;i<64;i++) { scanf("%c",&msg2[i]); msg2[i]=msg2[i]-48; } while(getchar()!='\n'); printf("输入密钥："); for (i=0;i<64;i++) { scanf("%c",&key[i]); key[i]=key[i]-48; } while(getchar()!='\n'); DES(msg2,key,rlt,0); //解密 printf("\n解密后的明文为：\n"); for(i=0;i<64;i++) printf("%d",rlt[i]); printf("\n\n"); system("pause"); return 0; }