DES 加密解密 （ C语言实现 ）

 Des算法介绍: http://zh.wikipedia.org/wiki/DES

维基百科中des算法的介绍很详细了.

 

 

1轮的 des 采用 56 位有效的密钥(密钥本来是64位,其中第8,16,24,32,40,48,56,64位不影响结果) 对 64 位(8字节) 数据 进行加密， 加密解密算法是统一算法（过程一样，使用密钥次序不同）。

 

算法过程：

概述：

通过图比较容易 理解

 

 

① 算法开始对 输入数据进行初始的位置换 ， IBM 已经给出置换表（下面大量置换都是查表置换 ）置换之后得到初始数据。

{

置换表：

  char table_IP[]    /* 初始置换表 IP */
   = { 
    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 
   };

   所以现在查表一位一位置换，比如 ：

   原始数据存在 data1-data64 这 64 位中，置换后数据存在 to1 - to64 中：

   则有： to1 = data58, to2 = data50, to42 = data42 ... to64 = data7 .

   这样就可以得到新数据。

 

}//第一步结束

              

 

② 初始置换后将进行 16 轮的加密过程（16 轮是一样的）<这个过程中初始数据先被分成左右两部分 各 32位 >

  {

   2.1  对右边部分进行扩展置换 （通过查表，将32位数据变换为 48 位）

     过程如：

 char table_E[]
 = {
          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  
    };

    原始数据存在 data1-data32 这 32 位中，置换后数据存在 to1 - to48 中：

     则有： to1 = data32,   to2 = data1,   to42 = data2  ... to64 = data1 .

    其实其中就是重复去了一些值，将32位扩展到48位。

 

 

   2.2 现在得到 48 位扩展数据，将它和这一轮的密钥进行异或运算  得到还是48位的数据  （密钥怎么得到 ？得到什么样的密钥 ？后面再说）

  

 

   2.3 这里是一个很精妙的 S 盒置换 ， IBM 提供了8张表，将48位的数据压缩为 32 位

   { // 这里 也是采用分组的方法 ！ 48位分成 8组，每组 6 位压缩后这个分组是 4 位 过程如下：

     （ S表很大，这里不写出来 ，源码中有 ： char table_S[8][64] ）

    

     从与密钥异或后的数据中中 取出 一个分组  

       比如 第 i  = 1 个分组 为： 1 0 1 0 1 0    则 我们先选择 S盒中的 第 1 张表 《 S盒的表选择 》

      

        然后再从 第 i 张表中取出 置换值

       {

          这个分组中的 第1位和第6为决定所在行 10 则是 第 2 行  （行是：0,1,2,3 行）

          这个分组中的 第2-5位决定所在列  0101 这是     第 5 列  （列是：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f 列）

          则我们可以 从 表 1 选出 第 2 行，第 5 列 的值，是 6

        }

 

        6 的二进制值为：0110 这个值就是我们置换后的值 ！       

    

      

   }//  S盒 结束

  

   2.4 P-盒置换 ， 对S盒产生的 32位数据进行置换。（ 和前面的置换是一样的，只是表不同）

  

   2.5 将 P 盒置换出来的数据与 左半部分进行置换 。

  

   2.6 将2.5产生的数据放置到左边数据块中。

 

   2.7 将左右两部分进行交换。  

 

  }//第二步  结束循环 

 

 

③ 末置换 ，置换方法和前面的置换方法一样。

 

 

/// 第二步详细图

 

 

 

 

 

 

每一轮用于异或密钥产生方法：

 

 

 

 

密钥处理只有 3 步 ：

 

① 初始置换（有且只有 1 次）《这里是64位进行置换》

 

② 分成左右两部分进行循环移位

 {

    循环只在 有效位中进行循环移位《关键是 ：两部分，有效位》       

 }

 

③ 从 56 有效位 中提取 48 位 《 这里的细节是 56 位 ！从置换表中可以开出 》

 

 

 

实现算法：

 

代码用了大量位运算 ：

 

关键 一个是取指定位的值 比如 从 data【0】开始取第 37 位 ： ( 37 = 0010 0101 ) （从 0 位开始）

/// 解释   这里的位顺序可能比较奇怪 ：  一个字节 是 8  位 比如 1000  1100  这里 第 0 位 是 1000 中的 1 ，

/// 第 1 位是 1000 中的红色字，以此类推

 

第 37 为则是 ： data[4]  中的 5 位 

所以可以这样计算    ( data[ k>>3 ]  >> ( 7 - ( k & 0x07 ) ) )&0x01  ;

 

其中： data[ k>>3 ]  得到第 n 个数， （ 7- (  k & 0x07 ）) 得到第 m位 ，将这一位移到最低位 和 0x01与就可以得到这个位的值。

 

 

 

 

实现算法中的 函数 和 上图对应

 

---------------------------------------  密钥  ------------------------------------------------------

//密钥置换
void fun_InitReplacementKey

 

//对密钥进行移位,并存在接下来下面的字节中
void fun_MoveKey

 

 

//对密钥进行压缩置换并保存到指定位置
void fun_ReplacementCompressKey

 

----------------------------------------- 过程函数 -------------------------------------------------

 

//初始置换 ip
void fun_initReplacement

 

//扩展置换
void fun_expandReplacement_32To48

 

//加 密钥 异或
void fun_xor_48

 

// s盒置换
void fun_S_Replacement

 

//P盒置换
void fun_P_Replacement

 

//左右域异或
void fun_xor_32

 

 

 

 

//末置换 fp
void fun_finalReplacement

 

 

------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

最后还有几个函数：

 

//设置 密码

void setKey

 

 

//des 加密
char* des

 

// 解密
char * dedes

 

 

 

日志输出控制 宏：

 

//打印过程中 <数据日志>
//#define __LOGDATA__

 

 

//打印过程中 <Debug日志>
//#define __DEBUG__

 

 

//打印过程中<每一轮结果的日志>
//#define __LOG__

 

 

//打印 <结果日志>
//#define __LOGRESULT__

 

 

//打印 <密钥日志>
//#define __LOGKEY__

 

 

具体实现过程在 附件中：

采用c语言在 vs2010 中 编译运行通过