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四种加密算法之DES源代码-C++

四种加密算法之DES源代码-C++

作者: 小拿_8eef | 来源:发表于2018-12-06 15:14 被阅读0次

<span style="font-size: medium;">////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

/*

    Provided by 朱孟斌, National University Of Technology

    Email: zmb.tsubasa@gmail.com

    This product is free for use.

*/

////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

#ifndef Des_H 

#define Des_H 

//! enum    bool{false,true};  

/*!  

if bool is not supported,use this or just replace with char and use 1 for true,0 for false;

@see enum    {ENCRYPT,DECRYPT};

*/

enum    {ENCRYPT,DECRYPT}; 

/*@brief  16圈子密钥*/

static bool SubKey[2][16][48];// 16圈子密钥 

/*@brief 3次DES标志*/

static bool Is3DES;// 3次DES标志 

static char Tmp[256]; 

static char deskey[16]; 

typedef bool    (*PSubKey)[16][48]; 

class _declspec(dllexport) Des 

public: 

    Des(); 

    ~Des(); 

    //! Type—ENCRYPT:加密,DECRYPT:解密 

    /*! 

    输出缓冲区(Out)的长度 >= ((datalen+7)/8)*8,即比datalen大的且是8的倍数的最小正整数

    In 可以= Out,此时加/解密后将覆盖输入缓冲区(In)的内容

    当keylen>8时系统自动使用3次DES加/解密,否则使用标准DES加/解密.超过16字节后只取前16字节

    @see bool Des_Go(char *Out,char *In,long datalen,const char *Key,int keylen,bool Type = ENCRYPT);

    */

    bool Des_Go(char *Out,char *In,long datalen,const char *Key,int keylen,bool Type = ENCRYPT); 

private: 

    /*! @brief 标准DES加/解密

    @see static void DES(char Out[8], char In[8], const PSubKey pSubKey, bool Type);

    */

    static void DES(char Out[8], char In[8], const PSubKey pSubKey, bool Type);//标准DES加/解密 

    /*! @brief 设置密钥

    @see static void SetKey(const char* Key, int len);

    */

    static void SetKey(const char* Key, int len);// 设置密钥 

    /*! @brief 设置子密钥

    @see static void SetSubKey(PSubKey pSubKey, const char Key[8]);

    */

    static void SetSubKey(PSubKey pSubKey, const char Key[8]);// 设置子密钥 

    /*! @brief f 函数

    @see static void F_func(bool In[32], const bool Ki[48]);

    */

    static void F_func(bool In[32], const bool Ki[48]);// f 函数 

    /*! @brief S 盒代替

    @see static void S_func(bool Out[32], const bool In[48]);

    */

    static void S_func(bool Out[32], const bool In[48]);// S 盒代替 

    /*! @brief 变换

    @see static void Transform(bool *Out, bool *In, const char *Table, int len);

    */

    static void Transform(bool *Out, bool *In, const char *Table, int len);// 变换 

    /*! @brief 异或

    @see static void Xor(bool *InA, const bool *InB, int len);

    */

    static void Xor(bool *InA, const bool *InB, int len);// 异或 

    /*! @brief 循环左移

    @see static void RotateL(bool *In, int len, int loop);

    */

    static void RotateL(bool *In, int len, int loop);// 循环左移 

    /*! @brief 字节组转换成位组

    @see static void ByteToBit(bool *Out, const char *In, int bits);

    */

    static void ByteToBit(bool *Out, const char *In, int bits);// 字节组转换成位组 

    /*! @brief 位组转换成字节组

    @see static void BitToByte(char *Out, const bool *In, int bits);

    */

    static void BitToByte(char *Out, const bool *In, int bits);// 位组转换成字节组 

}; 

////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

#endif</span>

DES.cpp文件:

<span style="font-size: medium;">////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

/*

    Provided by 朱孟斌, National University Of Technology

    Email: zmb.tsubasa@gmail.com

    This product is free for use.

*/

////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

#include "memory.h"

#include "Des.h" 

////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

// initial permutation IP 

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 

}; 

// final permutation IP^-1  

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 

}; 

// expansion operation matrix 

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 

}; 

// 32-bit permutation function P used on the output of the S-boxes  

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 

}; 

// permuted choice table (key)  

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, 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 

}; 

// permuted choice key (table)  

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 

}; 

// number left rotations of pc1  

const static char LOOP_Table[16] = { 

    1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1 

}; 

// The (in)famous S-boxes  

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, 

    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 

}; 

////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

// Code starts: 

////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

Des::Des() 

Des::~Des() 

bool Des::Des_Go(char *Out, char *In, long datalen, const char *Key, int keylen, bool Type) 

    if( !( Out && In && Key && (datalen=(datalen+7)&0xfffffff8) ) )  

        returnfalse; 

    SetKey(Key, keylen); 

    if( !Is3DES ) {   // 1次DES 

        for(long i=0,j=datalen>>3; i<j; ++i,Out+=8,In+=8) 

            DES(Out, In, &SubKey[0], Type); 

    } else{   // 3次DES 加密:加(key0)-解(key1)-加(key0) 解密::解(key0)-加(key1)-解(key0) 

        for(long i=0,j=datalen>>3; i<j; ++i,Out+=8,In+=8) { 

            DES(Out, In,  &SubKey[0], Type); 

            DES(Out, Out, &SubKey[1], !Type); 

            DES(Out, Out, &SubKey[0], Type); 

        } 

    } 

    returntrue; 

void Des::SetKey(const char* Key, int len) 

    memset(deskey, 0, 16); 

    memcpy(deskey, Key, len>16?16:len); 

    SetSubKey(&SubKey[0], &deskey[0]); 

    Is3DES = len>8 ? (SetSubKey(&SubKey[1], &deskey[8]), true) : false; 

void Des::DES(char Out[8], char In[8], const PSubKey pSubKey, bool Type) 

    static bool M[64], tmp[32], *Li=&M[0], *Ri=&M[32]; 

    ByteToBit(M, In, 64); 

    Transform(M, M, IP_Table, 64); 

    if( Type == ENCRYPT ){ 

        for(int i=0; i<16; ++i) { 

            memcpy(tmp, Ri, 32); 

            F_func(Ri, (*pSubKey)[i]); 

            Xor(Ri, Li, 32); 

            memcpy(Li, tmp, 32); 

        } 

    }else{ 

        for(int i=15; i>=0; --i) { 

            memcpy(tmp, Li, 32); 

            F_func(Li, (*pSubKey)[i]); 

            Xor(Li, Ri, 32); 

            memcpy(Ri, tmp, 32); 

        } 

    } 

    Transform(M, M, IPR_Table, 64); 

    BitToByte(Out, M, 64); 

void Des::SetSubKey(PSubKey pSubKey, const char Key[8]) 

    static bool K[64], *KL=&K[0], *KR=&K[28]; 

    ByteToBit(K, Key, 64); 

    Transform(K, K, PC1_Table, 56); 

    for(int i=0; i<16; ++i) { 

        RotateL(KL, 28, LOOP_Table[i]); 

        RotateL(KR, 28, LOOP_Table[i]); 

        Transform((*pSubKey)[i], K, PC2_Table, 48); 

    } 

void Des::F_func(bool In[32], const bool Ki[48]) 

    static bool MR[48]; 

    Transform(MR, In, E_Table, 48); 

    Xor(MR, Ki, 48); 

    S_func(In, MR); 

    Transform(In, In, P_Table, 32); 

void Des::S_func(bool Out[32], const bool In[48]) 

    for(char i=0,j,k; i<8; ++i,In+=6,Out+=4) { 

        j = (In[0]<<1) + In[5]; 

        k = (In[1]<<3) + (In[2]<<2) + (In[3]<<1) + In[4]; 

        ByteToBit(Out, &S_Box[i][j][k], 4); 

    } 

void Des::Transform(bool *Out, bool *In, const char *Table, int len) 

    for(int i=0; i<len; ++i) 

        Tmp[i] = In[ Table[i]-1 ]; 

    memcpy(Out, Tmp, len); 

void Des::Xor(bool *InA, const bool *InB, int len) 

    for(int i=0; i<len; ++i) 

        InA[i] ^= InB[i]; 

void Des::RotateL(bool *In, int len, int loop) 

    memcpy(Tmp, In, loop); 

    memcpy(In, In+loop, len-loop); 

    memcpy(In+len-loop, Tmp, loop); 

void Des::ByteToBit(bool *Out, const char *In, int bits) 

    for(int i=0; i<bits; ++i) 

        Out[i] = (In[i>>3]>>(i&7)) & 1; 

void Des::BitToByte(char *Out, const bool *In, int bits) 

    memset(Out, 0, bits>>3); 

    for(int i=0; i<bits; ++i) 

        Out[i>>3] |= In[i]<<(i&7); 

////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

// Code ends. 

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