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
from:http://enefry.iteye.com/blog/1178394