C语言实现数据加密算法

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Data Encryption Standard 56位密钥加密64位数据

2011.10

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#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include "bool.h" // 位处理

#include "tables.h"

void BitsCopy(bool *DatOut,bool *DatIn,int Len); // 数组复制

void ByteToBit(bool *DatOut,char *DatIn,int Num); // 字节到位

void BitToByte(char *DatOut,bool *DatIn,int Num); // 位到字节

void BitToHex(char *DatOut,bool *DatIn,int Num); // 二进制到十六进制 64位 to 4*16字符 void HexToBit(bool *DatOut,char *DatIn,int Num); // 十六进制到二进制

void TablePermute(bool *DatOut,bool *DatIn,const char *Table,int Num); // 位表置换函数 void LoopMove(bool *DatIn,int Len,int Num); // 循环左移 Len长度 Num移动位数 void Xor(bool *DatA,bool *DatB,int Num); // 异或函数

void S_Change(bool DatOut[32],bool DatIn[48]); // S盒变换

void F_Change(bool DatIn[32],bool DatKi[48]); // F函数

void SetKey(char KeyIn[8]); // 设置密钥

void PlayDes(char MesOut[8],char MesIn[8]); // 执行DES加密

void KickDes(char MesOut[8],char MesIn[8]); // 执行DES解密

int main()

{

int i=0;

char MesHex[16]={0}; // 16个字符数组用于存放 64位16进制的密文

char MyKey[8]={0}; // 初始密钥 8字节*8

char YourKey[8]={0}; // 输入的解密密钥 8字节*8

char MyMessage[8]={0}; // 初始明文

/*-----------------------------------------------*/

printf("Welcome! Please input your Message(64 bit):\n");

gets(MyMessage); // 明文

printf("Please input your Secret Key:\n");

gets(MyKey); // 密钥

while(MyKey[i]!='\0') // 计算密钥长度

{

i++;

}

while(i!=8) // 不是8 提示错误

{

printf("Please input a correct Secret Key!\n");

gets(MyKey);

i=0;

while(MyKey[i]!='\0') // 再次检测

{

i++;

}

}

SetKey(MyKey); // 设置密钥 得到子密钥Ki

PlayDes(MesHex,MyMessage); // 执行DES加密

printf("Your Message is Encrypted!:\n"); // 信息已加密

for(i=0;i<16;i++)

{

printf("%c ",MesHex[i]);

}

printf("\n");

printf("\n");

printf("Please input your Secret Key to Deciphering:\n"); // 请输入密钥以解密 gets(YourKey); // 得到密钥

SetKey(YourKey); // 设置密钥

KickDes(MyMessage,MesHex); // 解密输出到MyMessage

printf("Deciphering Over !!:\n"); // 解密结束

for(i=0;i<8;i++)

{

printf("%c ",MyMessage[i]);

}

printf("\n");

system("pause");

/*------------------------------------------------*/

/*-------------------------------

把DatIn开始的长度位Len位的二进制

复制到DatOut后

--------------------------------*/

void BitsCopy(bool *DatOut,bool *DatIn,int Len) // 数组复制 OK

{

int i=0;

for(i=0;i<Len;i++)

{

DatOut[i]=DatIn[i];

}

}

/*-------------------------------

字节转换成位函数

每8次换一个字节 每次向右移一位

和1与取最后一位 共64位

--------------------------------*/

void ByteToBit(bool *DatOut,char *DatIn,int Num)

{

int i=0;

for(i=0;i<Num;i++)

{

DatOut[i]=(DatIn[i/8]>>(i%8))&0x01;

}

}

/*-------------------------------

位转换成字节函数

字节数组每8次移一位

位每次向左移 与上一次或

---------------------------------*/

void BitToByte(char *DatOut,bool *DatIn,int Num)

{

int i=0;

for(i=0;i<(Num/8);i++)

{

DatOut[i]=0;

}

for(i=0;i<Num;i++)

{

DatOut[i/8]|=DatIn[i]<<(i%8); // OK // OK

}

}

/*----------------------------------

二进制密文转换为十六进制

需要16个字符表示

-----------------------------------*/

void BitToHex(char *DatOut,bool *DatIn,int Num)

{

int i=0;

for(i=0;i<Num/4;i++)

{

DatOut[i]=0;

}

for(i=0;i<Num/4;i++)

{

DatOut[i] = DatIn[i*4]+(DatIn[i*4+1]<<1)

+(DatIn[i*4+2]<<2)+(DatIn[i*4+3]<<3);

if((DatOut[i]%16)>9)

{

DatOut[i]=DatOut[i]%16+'7'; // 余数大于9时处理 10-15 to A-F } // 输出字符

else

{

DatOut[i]=DatOut[i]%16+'0'; // 输出字符

}

}

}

/*---------------------------------------------

十六进制字符转二进制

----------------------------------------------*/

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]=((DatIn[i/4]-'7')>>(i%4))&0x01;

}

else

{

DatOut[i]=((DatIn[i/4]-'0')>>(i%4))&0x01;

}

}

}

// 表置换函数 OK

void TablePermute(bool *DatOut,bool *DatIn,const char *Table,int Num)

{

int i=0;

static bool Temp[256]={0};

for(i=0;i<Num;i++) // Num为置换的长度

{

Temp[i]=DatIn[Table[i]-1]; // 原来的数据按对应的表上的位置排列

}

BitsCopy(DatOut,Temp,Num); // 把缓存Temp的值输出

}

// 子密钥的移位

void LoopMove(bool *DatIn,int Len,int Num) // 循环左移 Len数据长度 Num移动位数 {

static bool Temp[256]={0}; // 缓存 OK

BitsCopy(Temp,DatIn,Num); // 将数据最左边的Num位(被移出去的)存入Temp BitsCopy(DatIn,DatIn+Num,Len-Num); // 将数据左边开始的第Num移入原来的空间 BitsCopy(DatIn+Len-Num,Temp,Num); // 将缓存中移出去的数据加到最右边 }

// 按位异或

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

}

}

// 输入48位 输出32位 与Ri异或

void S_Change(bool DatOut[32],bool DatIn[48]) // S盒变换

{

int i,X,Y; // i为8个S盒

for(i=0,Y=0,X=0;i<8;i++,DatIn+=6,DatOut+=4) // 每执行一次,输入数据偏移6位 { // 每执行一次,输出数据偏移4位 Y=(DatIn[0]<<1)+DatIn[5]; // af代表第几行

X=(DatIn[1]<<3)+(DatIn[2]<<2)+(DatIn[3]<<1)+DatIn[4]; // bcde代表第几列

ByteToBit(DatOut,&S_Box[i][Y][X],4); // 把找到的点数据换为二进制 }

}

// F函数

void F_Change(bool DatIn[32],bool DatKi[48]) // F函数

{

static bool MiR[48]={0}; // 输入32位通过E选位变为48位 TablePermute(MiR,DatIn,E_Table,48);

Xor(MiR,DatKi,48); // 和子密钥异或

S_Change(DatIn,MiR); // S盒变换

TablePermute(DatIn,DatIn,P_Table,32); // P置换后输出

}

void SetKey(char KeyIn[8]) // 设置密钥 获取子密钥Ki

{

int i=0;

static bool KeyBit[64]={0}; // 密钥二进制存储空间

static bool *KiL=&KeyBit[0],*KiR=&KeyBit[28]; // 前28,后28共56

ByteToBit(KeyBit,KeyIn,64); // 把密钥转为二进制存入KeyBit TablePermute(KeyBit,KeyBit,PC1_Table,56); // PC1表置换 56次

for(i=0;i<16;i++)

{

LoopMove(KiL,28,Move_Table[i]); // 前28位左移

LoopMove(KiR,28,Move_Table[i]); // 后28位左移

TablePermute(SubKey[i],KeyBit,PC2_Table,48);

// 二维数组 SubKey[i]为每一行起始地址

// 每移一次位进行PC2置换得 Ki 48位

}

}

void PlayDes(char MesOut[8],char MesIn[8]) // 执行DES加密

{ // 字节输入 Bin运算 Hex输出 int i=0;

static bool MesBit[64]={0}; // 明文二进制存储空间 64位

static bool Temp[32]={0};

static bool *MiL=&MesBit[0],*MiR=&MesBit[32]; // 前32位 后32位

ByteToBit(MesBit,MesIn,64); // 把明文换成二进制存入MesBit TablePermute(MesBit,MesBit,IP_Table,64); // IP置换

for(i=0;i<16;i++) // 迭代16次

{

BitsCopy(Temp,MiR,32); // 临时存储

F_Change(MiR,SubKey[i]); // F函数变换

Xor(MiR,MiL,32); // 得到Ri

BitsCopy(MiL,Temp,32); // 得到Li

}

TablePermute(MesBit,MesBit,IPR_Table,64);

BitToHex(MesOut,MesBit,64);

}

void KickDes(char MesOut[8],char MesIn[8]) // 执行DES解密

{ // Hex输入 Bin运算 字节输出 int i=0;

static bool MesBit[64]={0}; // 密文二进制存储空间 64位

static bool Temp[32]={0};

static bool *MiL=&MesBit[0],*MiR=&MesBit[32]; // 前32位 后32位

HexToBit(MesBit,MesIn,64); // 把密文换成二进制存入MesBit TablePermute(MesBit,MesBit,IP_Table,64); // IP置换

for(i=15;i>=0;i--)

{

BitsCopy(Temp,MiL,32);

F_Change(MiL,SubKey[i]);

Xor(MiL,MiR,32);

BitsCopy(MiR,Temp,32);

}

TablePermute(MesBit,MesBit,IPR_Table,64);

BitToByte(MesOut,MesBit,64);

}