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#include "des.h"
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//初始置换表
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const static unsigned char ip_table[64] = {
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|
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
|
|
|
} ;
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//扩展置换，将数据从32位扩展为48位
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static const unsigned char expa_perm[48] = {
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|
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
|
|
|
} ;
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//S盒子代替
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const static unsigned char sbox[8][64]={
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{//S1盒子
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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盒子
|
|
|
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盒子
|
|
|
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盒子
|
|
|
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盒子
|
|
|
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盒子
|
|
|
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盒子
|
|
|
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盒子
|
|
|
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
|
|
|
}
|
|
|
} ;
|
|
|
|
|
|
//P盒置换
|
|
|
const static unsigned 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
|
|
|
} ;
|
|
|
|
|
|
//末置换
|
|
|
const static unsigned 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
|
|
|
} ;
|
|
|
|
|
|
//将数据块初始置换为左右两个部分
|
|
|
int ip(const Block & block , HBlock & left , HBlock & right)
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|
{
|
|
|
for(size_t i = 0 ; i < right.size() ; ++i)
|
|
|
right[i] = block[ip_table[i] - 1] ;//获取置换后的右半部分
|
|
|
for(size_t i = 0 ; i < left.size() ; ++i)
|
|
|
left[i] = block[ip_table[i + left.size()] - 1] ;//获取置换后的左半部分
|
|
|
return 0 ;
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
//一轮加解密运算，不带交换
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|
int des_turn(HBlock & left , HBlock & right , const Code & subkey)
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|
{
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|
Code code ;//48位数据块
|
|
|
HBlock pcode ;//32位数据块
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|
|
//将右半部分扩展为48位
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|
|
for(size_t i = 0 ; i < code.size() ; ++i)
|
|
|
code[i] = right[expa_perm[i] - 1] ;//扩展置换
|
|
|
code ^= subkey ;//与子密钥异或
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|
|
//S盒代替
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|
std::bitset<4> col ;//S盒的列
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std::bitset<2> row ;//S盒的行
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for(size_t i = 0 ; i < 8 ; ++i)
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{//8个盒子
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|
row[0] = code[6 * i] ;//获取行标
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|
|
row[1] = code[6 * i + 5] ;
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|
col[0] = code[6 * i + 1] ;//获取列标
|
|
|
col[1] = code[6 * i + 2] ;
|
|
|
col[2] = code[6 * i + 3] ;
|
|
|
col[4] = code[6 * i + 4] ;
|
|
|
std::bitset<4> temp(sbox[i][row.to_ulong() * 16 + col.to_ulong()]) ;
|
|
|
for(size_t j = 0 ; j < temp.size() ; ++j)
|
|
|
code[4 * i + j] = temp[j] ;//将32位暂存于48位中
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|
|
}
|
|
|
for(size_t i = 0 ; i < pcode.size() ; ++i)
|
|
|
pcode[i] = code[p_table[i] - 1] ;//P盒置换
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|
|
left ^= pcode ;//异或
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|
|
return 0 ;
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
//交换左右两个部分
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|
int exchange(HBlock & left , HBlock & right)
|
|
|
{
|
|
|
HBlock temp ;
|
|
|
for(size_t i = 0 ; i < temp.size() ; ++i)
|
|
|
temp[i] = left[i] ;
|
|
|
for(size_t i = 0 ; i < left.size() ; ++i)
|
|
|
left[i] = right[i] ;
|
|
|
for(size_t i = 0 ; i < right.size() ; ++i)
|
|
|
right[i] = temp[i] ;
|
|
|
return 0 ;
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
//将左右两部分数据进行末置换形成一个数据块
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|
|
int rip(const HBlock & left , const HBlock & right , Block & block)
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|
|
{
|
|
|
for(size_t i = 0 ; i < block.size() ; ++i)
|
|
|
{
|
|
|
if(ipr_table[i] <= 32)
|
|
|
block[i] = right[ipr_table[i] - 1] ;//从right部分获取数据
|
|
|
else
|
|
|
block[i] = left[ipr_table[i] - 32 - 1] ;//从left部分获取数据
|
|
|
}
|
|
|
return 0 ;
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
//密钥置换表，将64位密钥置换压缩置换为56位
|
|
|
const static unsigned char key_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
|
|
|
} ;
|
|
|
|
|
|
//每轮移动的位数
|
|
|
const static unsigned char bit_shift[16] = {
|
|
|
1 , 1 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 1 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 1
|
|
|
} ;
|
|
|
|
|
|
//压缩置换表，56位密钥压缩位48位密钥
|
|
|
const static unsigned char comp_perm[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
|
|
|
} ;
|
|
|
|
|
|
//获取bkey产生的第n轮子密钥
|
|
|
Code getkey(const unsigned int n , const Block & bkey)
|
|
|
{//n在区间[0,15]之间取值，bkey为64位密钥
|
|
|
Code result ;//返回值,48位子密钥
|
|
|
Key key ;//56位密钥
|
|
|
unsigned int klen = key.size() , rlen = result.size() ;//分别为56和48
|
|
|
//获取56位密钥
|
|
|
for(size_t i = 0 ; i < key.size() ; ++i)
|
|
|
key[i] = bkey[key_table[i] - 1] ;//密钥置换
|
|
|
for(size_t i = 0 ; i <= n ; ++i)
|
|
|
{//循环移位
|
|
|
for(size_t j = 0 ; j < bit_shift[i] ; ++j)
|
|
|
{
|
|
|
//将密钥循环位暂存在result中
|
|
|
result[rlen - bit_shift[i] + j] = key[klen - bit_shift[i] + j] ;
|
|
|
result[rlen / 2 - bit_shift[i] + j] = key[klen / 2 - bit_shift[i] + j] ;
|
|
|
}
|
|
|
key <<= bit_shift[i] ;//移位
|
|
|
for(size_t j = 0 ; j < bit_shift[i] ; ++j)
|
|
|
{
|
|
|
//写回key中
|
|
|
key[klen / 2 + j] = result[rlen - bit_shift[i] + j] ;
|
|
|
key[j] = result[rlen / 2 - bit_shift[i] + j] ;
|
|
|
}
|
|
|
}
|
|
|
//压缩置换
|
|
|
for(size_t i = 0 ; i < result.size() ; ++i)
|
|
|
result[i] = key[comp_perm[i] - 1] ;
|
|
|
return result ;
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
//加解密运算
|
|
|
int des(Block & block , Block & bkey , const Method method)
|
|
|
{//block为数据块，bkey为64位密钥
|
|
|
HBlock left , right ;//左右部分
|
|
|
ip(block , left , right) ;//初始置换
|
|
|
switch(method)
|
|
|
{
|
|
|
case e://加密
|
|
|
for(char i = 0 ; i < 16 ; ++i)
|
|
|
{
|
|
|
Code key = getkey(i , bkey) ;
|
|
|
des_turn(left , right , key) ;
|
|
|
if(i != 15) exchange(left , right) ;
|
|
|
}
|
|
|
break ;
|
|
|
case d://解密
|
|
|
for(char i = 15 ; i >= 0 ; --i)
|
|
|
{
|
|
|
Code key = getkey(i , bkey) ;
|
|
|
des_turn(left , right , key) ;
|
|
|
if(i != 0) exchange(left , right) ;
|
|
|
}
|
|
|
break ;
|
|
|
default:
|
|
|
break ;
|
|
|
}
|
|
|
rip(left , right , block) ;//末置换
|
|
|
return 0 ;
|
|
|
}
|
|
|
|
