第1页 / 共12页
第2页 / 共12页
第3页 / 共12页
第4页 / 共12页
第5页 / 共12页
第6页 / 共12页
第7页 / 共12页
第8页 / 共12页
C++实现DES加密算法.doc
C++实现DES加密算法
C++实现 DES 加密算法
一、 DES 算法的实现
1．DES 简介
1977 年 1 月，美国政府颁布：采纳 IBM 公司设计的方案作为非机密数据的
正式数据加密标准（DES 枣 Data Encryption Standard）。
目前在这里，随着三金工程尤其是金卡工程的启动，DES 算法在 POS、ATM、
磁卡及智能卡（IC 卡）、加油站、高速公路收费站等领域被广泛应用，以此来实
现关键数据的保密，如信用卡持卡人的 PIN 的加密传输，IC 卡与 POS 间的双向
认证、金融交易数据包的 MAC 校验等，均用到 DES 算法。
DES 算法的入口参数有三个：Key、Data、Mode。其中 Key 为 8 个字节共
64 位，是 DES 算法的工作密钥；Data 也为 8 个字节 64 位，是要被加密或被解
密的数据；Mode 为 DES 的工作方式，有两种：加密或解密。
DES 算法是这样工作的：如 Mode 为加密，则用 Key 去把数据 Data 进行加
密， 生成 Data 的密码形式（64 位）作为 DES 的输出结果；如 Mode 为解密，
则用 Key 去把密码形式的数据 Data 解密，还原为 Data 的明码形式（64 位）作
为 DES 的输出结果。在通信网络的两端，双方约定一致的 Key，在通信的源点
用 Key 对核心数据进行 DES 加密，然后以密码形式在公共通信网（如电话网）
中传输到通信网络的终点，数据到达目的地后，用同样的 Key 对密码数据进行
解密，便再现了明码形式的核心数据。这样，便保证了核心数据（如 PIN、MAC
等）在公共通信网中传输的安全性和可靠性。
2．DES 算法详述
DES 算法把 64 位的明文输入块变为 64 位的密文输出块，它所使用的密钥
也是 64 位,其功能是把输入的 64 位数据块按位重新组合，并把输出分为 L0 、
R0 两部分，每部分各长 32 位，其置换规则见下表：
58,50,12,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,
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,
即将输入的第 58 位换到第一位，第 50 位换到第 2 位，……，依此类推，最
后一位是原来的第 7 位。 L0、R0 则是换位输出后的两部分，L0 是输出的左 32
位，R0 是右 32 位，例：设置换前的输入值为 D1D2D3……D64，则经过初始置
换后的结果为：L0=D550……D8；R0=D57D49...D7。
经过 26 次迭代运算后，得到 L16、R16，将此作为输入，进行逆置换，即得
到密文输出。逆置换正好是初始置的逆运算，例如，第 1 位经过初始置换后，处
于第 40 位，而通过逆置换，又将第 40 位换回到第 1 位，其逆置换规则如下表所
示：
40,8,48,16,56,24,64,32,39,7,47,15,55,23,63,31,
1
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,
放大换位表
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,
单纯换位表
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,
在 f(Ri,Ki)算法描述图中，S1,S2...S8 为选择函数，其功能是把 6bit 数据变为
4bit 数据。下面给出选择函数 Si(i=1,2......8)的功能表：
选择函数 Si
S1:
S2:
S3:
S4:
S5:
S6:
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,
13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9,
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,
2
S7:
S8:
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,
3．子密钥 Ki(48bit)的生成算法
初始 Key 值为 64 位，但 DES 算法规定，其中第 8、16、......64 位是奇偶校
验位，不参与 DES 运算。故 Key 实际可用位数便只有 56 位。即：经过缩小选
择换位表 1 的变换后，Key 的位数由 64 位变成了 56 位，此 56 位分为 C0、D0
两部分，各 28 位，然后分别进行第 1 次循环左移，得到 C1、D1，将 C1（28 位）、
D1（28 位）合并得到 56 位，再经过缩小选择换位 2，从而便得到了密钥 K0（48
位）。依此类推，便可得到 K1、K2、......、K15，不过需要注意的是，16 次循环
左移对应的左移位数要依据下述规则进行：
循环左移位数 1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1
以上介绍了 DES 算法的加密过程。 DES 算法的解密过程是一样的，区别仅
仅在于第一次迭代时用子密钥 K15，第二次 K14、……，最后一次用 K0，算法
本身并没有任何变化。
二、 加/解密执行过程及结果
1．运行界面如下：
3
2．DES 原理图
要加密的字符
转换为二进制（64 位）
初始置换（IP）
左 32
右 32
循环 16 次
放大变换 48 位
设置密码
转换为二进制 64 位
形成密钥（56 位）
左移
异或
合并为子密钥（48 位）
异或
S 盒置换
P 盒置换
左右交换
解密为加密的逆过程
最后置换
4
3．程序结构图
输入字符
是
设置密码
加密
是否解密
输入密码
密码正确
解密
程序结束
4．程序源代码
否
重新输入密码
密码错误
//该程序封装了一个 DES 类，该类有两个属性：加密和解密。
#include
#include
using namespace std;
const static char IP[64] =//初始置换
{
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
};
const static char EP1[56] =//密钥置换（原 64 位去掉奇偶校验位后）
5
{
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
};
const static char LOOP[16] =//左移
{
1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1
};
const static char EP2[48] =//选择子密钥
{
14, 17, 11, 24,
3,
28, 15,
6,
23, 19, 12,
4,
16,
7, 27, 20,
41, 52, 31, 37,
30, 40, 51, 45,
44, 49, 39, 56,
46, 42, 50, 36,
1,
21,
26,
13,
47,
33,
34,
29,
5,
10,
8,
2,
55,
48,
53,
32
};
static const char EC[48] =//放大换位
{
1,
5,
9,
13,
17,
21,
25,
29,
2,
6,
10,
14,
18,
22,
26,
30,
4,
3,
7,
8,
11, 12,
16,
15,
20,
19,
23,
24,
28,
27,
31,
32,
5,
9,
13,
17,
21,
25,
29,
1
32,
4,
8,
12,
16,
20,
24,
28,
{
};
const static char SBox[8][4][16] =//8 个 S 盒
{
// S1
{
{
{
{
14,
0, 15,
4,
15, 12,
4, 13,
7,
1, 14,
8,
1,
4, 14,
8, 13,
2,
4,
2, 15, 11, 8,
3, 10,
6, 12,
5,
6, 12, 11, 9,
1, 10,
2, 13,
6,
9,
2, 11, 15, 12,
1,
7,
9,
7,
5, 11, 3, 14, 10,
9,
5,
3, 10,
0,
7
0,
8
3,
5,
0
6, 13
},
},
},
}
6
},
{
},
{
},
{
},
{
},
{
},
{
},
{
// S2
{
{
{
{
15,
1,
3, 13,
0, 14,
13,
8, 14,
4,
7, 15,
7, 11, 10,
6, 11, 3,
4,
9,
8, 14, 12,
5,
1,
2, 11, 6,
7,
0,
8, 12,
2, 13, 12,
6,
1, 10,
9,
6,
7, 12,
0,
2,
4, 13,
4,
8, 10,
1,
3, 15,
0,
5, 10
9, 11, 5
2, 15
3,
5, 14,
9
// S3
{
{
{
{
0,
7,
6,
9, 14,
10,
9,
0,
13,
13,
4,
9,
0,
1, 10, 13,
3, 15,
6,
3,
4,
8, 15,
6,
9,
5,
6, 10,
3,
8,
1, 13, 12,
2,
8,
0, 11, 1,
7,
4, 15, 14,
7, 11, 4,
2,
5, 14, 12, 11, 15,
2, 12,
5, 10, 14,
3, 11, 5,
8
1
7
2, 12
// S4
{
{
{
{
6,
7, 13, 14,
3,
13,
8, 11, 5,
10,
6,
3, 15,
9, 10,
3,
0,
6, 15, 0,
1,
4,
0, 12, 11, 7, 13, 15,
9,
6, 10,
1, 13,
9,
0,
8,
2,
7,
1,
4,
5, 11, 12,
8,
4, 15
1, 10, 14,
2, 12,
9
3, 14,
5,
8,
4
2, 14
5, 11, 12,
2,
7,
// S5
{
{
{
{
4,
2, 12,
1,
14, 11, 2, 12,
4,
11, 8, 12,
2,
7,
8,
7, 10, 11, 6,
5,
4,
1,
8, 15,
7, 13,
7,
1, 11, 10, 13,
1, 14, 2, 13,
6, 15,
3, 15, 13,
5,
3,
0, 15, 10,
5,
9, 12,
6,
9, 10,
0,
9
0, 14,
6
9,
8,
0, 14
3,
4,
5,
3
// S6
{
{
{
{
12,
10, 15,
4,
9, 14, 15,
4,
1, 10, 15,
2,
5,
2, 12,
3,
3,
9,
2,
7, 12,
2,
9,
8,
5,
3,
6,
1, 13, 14,
9,
4, 10,
8, 12,
0,
5, 15, 10, 11, 14,
1,
7,
0, 13,
6,
7,
4, 14,
7,
5, 11
0, 11, 3,
8
1, 13, 11, 6
6,
8, 13
0,
// S7
{
{
{
{
4, 11, 2, 14, 15,
0, 11, 7,
13,
4,
4, 11, 13, 12,
1,
6, 11, 13,
1,
8,
3, 12,
3,
8, 13,
0,
9, 1, 10, 14,
3,
4, 10,
7, 14, 10, 15,
7,
9,
5,
7,
9,
5, 12,
8,
5, 10,
2, 15,
5,
0,
0, 15, 14,
2,
6,
1
6,
6
8,
9,
2
3, 12
7
},
},
},
}
},
},
},
}
},
},
},
}
},
},
},
}
},
},
},
}
},
},
},
}
// S8
{
{
{
{
2,
13,
8,
1, 15, 13,
7, 11, 4,
1, 14,
2,
4,
8, 10,
1,
7,
6, 15, 11, 1, 10,
4, 12,
2,
0,
3, 7,
9, 12, 14,
4, 10,
8, 13, 15, 12,
5,
9,
5,
6, 10, 13, 15,
3,
3, 14,
6, 11, 0, 14,
3,
5,
0, 12,
7
9,
2
5,
8
6, 11
9,
0,
},
},
},
}
}
};
const static char PP[32] =//P 盒置换
{
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,
};
const static char LP[64] =//末置换
{
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
};
static bool M[64], tmp[32], *Li = &M[0], *Ri = &M[32];
static bool SubKey[16][48];//16 个子密钥
class CDES//定义 DES 类
{
public:
//void Mode();//模式
void Encryption(char out[8],char In[8]);//加密函数
void Decryption(char out[8],char In[8]);//解密函数
};
void ByteToBit(bool *Out, const char *In, int bits)//字符转换成字节
{
int i;
for(i=0;i>(i%8))&1;
8
相关推荐
2023年江西萍乡中考道德与法治真题及答案.doc
2012年重庆南川中考生物真题及答案.doc
2013年江西师范大学地理学综合及文艺理论基础考研真题.doc
2020年四川甘孜小升初语文真题及答案I卷.doc
2020年注册岩土工程师专业基础考试真题及答案.doc
2023-2024学年福建省厦门市九年级上学期数学月考试题及答案.doc
2021-2022学年辽宁省沈阳市大东区九年级上学期语文期末试题及答案.doc
2022-2023学年北京东城区初三第一学期物理期末试卷及答案.doc
2018上半年江西教师资格初中地理学科知识与教学能力真题及答案.doc
2012年河北国家公务员申论考试真题及答案-省级.doc
2020-2021学年江苏省扬州市江都区邵樊片九年级上学期数学第一次质量检测试题及答案.doc
2022下半年黑龙江教师资格证中学综合素质真题及答案.doc
