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[C++知识库]c语言实现DES加密解密

#ifndef DES_H
#define DES_H

#ifdef __cplusplus
extern "C"
{
#endif

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>

#define RESET_BIT_NUMBER(UA, BIT_NUMBER) ( (UA) &= ( ~ ( 1 << (BIT_NUMBER) ) ) )
#define SET_BIT_NUMBER(UA, BIT_NUMBER) ( (UA) |= ( 1 << (BIT_NUMBER) ) )
#define BIT_JUDGE(UA, BIT_NUMBER) ( ( (UA) >> (BIT_NUMBER) ) & 1 )

#define des_standard 64
#define des_key_pc1_standard 56
#define des_key_pc2_standard 48 
#define des_data_rl 32 
#define NumberOfKeys 16
#define systemBit 8

#define Table_size unsigned char 
#define data_lenght_size unsigned int 
#define data_size unsigned char
#define subkey_size unsigned long long 

data_size *__desSubKeyGeneration(data_size *key, data_lenght_size key_lenght);
data_size *__desDataEncryption(data_size *data, data_lenght_size data_lenght, data_size *key, data_lenght_size key_lenght);
data_size *__desDataDecrypt(data_size *data, data_lenght_size data_lenght, data_size *key, data_lenght_size key_lenght);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif //DES_H
#include "des.h"

//移位表
static Table_size const shiftTable[NumberOfKeys] = {1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1};

//E扩展表
static Table_size const eTable[des_key_pc2_standard]={
	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
};

//P置换表
static Table_size const pTable[des_data_rl]={
	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
};

//数据初始置换表
static Table_size const ip0Table[des_standard] = {
    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
};

//ip1表
static Table_size const ip1Table[des_standard]={              
	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 
};

//子密钥pc1置换表
static Table_size const desSubkeyPc1[des_key_pc1_standard] = {
    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
};

//子密钥pc2置换表
static Table_size const desSubkeyPc2[des_key_pc2_standard]={
	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, 34, 33, 48, 44, 49, 39, 56,
    34, 53, 46, 42, 50, 36, 29, 32 
};

//S盒表
static Table_size const sBoxTable[8][4][16]={
 //S1
	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
	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
	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
	 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
	 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
	12,  1, 10, 15, 9,  2,  6,  8,  0, 13,  3,  4, 14,  7,  5, 11,
	10, 15,  4,  2, 7, 12,  0,  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
	4,11, 2,14,15, 0, 8,13, 3,12, 9, 7, 5,10, 6, 1,
	13, 0,11, 7, 4, 0, 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
	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
};

data_size *__desSubKeyGeneration(data_size *key, data_lenght_size key_lenght)
{
    //如果传入空或长度不为8字节则返回空
    if(key==NULL || key_lenght!=8)
        return NULL;
    //申请堆内存
    data_size *subkey16 = (data_size *)malloc(NumberOfKeys * (des_key_pc2_standard / systemBit));
    //清空初始化,按照申请内存大小来清空这块堆内存
    memset(subkey16, 0, NumberOfKeys * (des_key_pc2_standard / systemBit));
    //创建布尔型的数组
    int count = 0;
    bool tmp = 0;
    bool bit_table_pc1[des_key_pc1_standard]={0};
    bool bit_table[des_standard]={0};
    //将数据赋值到布尔型数组里面
    for(int i=0; i<des_standard; i++)
        bit_table[i] = BIT_JUDGE(*(key + i / systemBit), (i % systemBit));
    //进行PC1转换
    for(int i=0; i<des_key_pc1_standard; i++)
        bit_table_pc1[i] = bit_table[desSubkeyPc1[i]-1];
    //进行十六次密钥生成
    for(int num=0; num<NumberOfKeys; num++)
    {
        //保存移位次数
        count = shiftTable[num];
        //进行移位
        while(count--)
        {
            //前二十八位移位
            tmp = bit_table_pc1[0];
            for(int i=0; i<28; i++)
                bit_table_pc1[i]=bit_table_pc1[i+1];
            bit_table_pc1[27]=tmp;
            //后二十八位移位
            tmp = bit_table_pc1[28];
            for(int i=28; i<56; i++)
                bit_table_pc1[i]=bit_table_pc1[i+1];
            bit_table_pc1[55]=tmp;
        }
        //进行判断写入新的数据
        for(int i=0; i<des_key_pc2_standard; i++)
        {
            if(bit_table_pc1[desSubkeyPc2[i]-1])
                SET_BIT_NUMBER(*(subkey16 + (num * (des_key_pc2_standard / systemBit)) + (i / systemBit)), (i % systemBit));
            else RESET_BIT_NUMBER(*(subkey16 + (num * (des_key_pc2_standard / systemBit)) + (i / systemBit)), (i % systemBit));
        }
    }
    return subkey16;
}

data_size *__desDataEncryption(data_size *data, data_lenght_size data_lenght, data_size *key, data_lenght_size key_lenght)
{
    //如果传入空或长度不为8字节则返回空
    if(key==NULL || key_lenght!=(NumberOfKeys*(des_key_pc2_standard/systemBit)) || data==NULL || data_lenght!=8)
        return NULL;
    //申请堆内存
    data_size *Data16 = (data_size *)malloc(des_standard);
    //清空初始化,按照申请内存大小来清空这块堆内存
    memset(Data16, 0, des_standard);
    //创建一个布尔型的数组
    bool bit_table[des_standard]={0};
    bool data64_table[des_standard]={0};
    bool extend48_table[des_key_pc2_standard]={0};
    bool dataL32_table[des_data_rl]={0};
    bool dataR32_table[des_data_rl]={0};
    bool tmpL32_table[des_data_rl]={0};
    bool tmpR32_table[des_data_rl]={0};
    //将数据赋值到布尔型数组里面
    for(int i=0; i<des_standard; i++)
        bit_table[i] = BIT_JUDGE(*(data + (i / systemBit)), (i % systemBit));
    //进行初始置换
    for(int i=0; i<des_standard; i++)
        data64_table[i] = bit_table[ip0Table[i]-1];
    //将64位一分为二
    for(int i=0; i<des_data_rl; i++)
        dataL32_table[i] = data64_table[i];
    for(int i=0; i<des_data_rl; i++)
        dataR32_table[i] = data64_table[i+32];
    //   列    行
    int row=0, col=0;
    //进行十六次轮函数
    for(int num=0; num<NumberOfKeys; num++)
    {
        //将R数组赋值给L的临时数组
        for(int i=0; i<des_data_rl; i++) 
            tmpL32_table[i] = dataR32_table[i];
        //将R数组进行E扩展
        for(int i=0; i<des_key_pc2_standard; i++)
            extend48_table[i] = dataR32_table[(eTable[i]-1)];
        //将E扩展后48位和子密钥进行异或
        for(int i=0; i<des_key_pc2_standard; i++) 
            extend48_table[i] = extend48_table[i] ^ (BIT_JUDGE(*(key + (num * (des_key_pc2_standard / systemBit)) + i / systemBit), (i % systemBit)));  
        //将48位转换成32位
        for(int j=0; j<des_key_pc2_standard; j+=6) 
        {
            //计算出行列
            row = extend48_table[j+0]*2 + extend48_table[j+5]*1;
            col = extend48_table[j+1]*8 + extend48_table[j+2]*4 + extend48_table[j+3]*2 + extend48_table[j+4]*1;
            //进行查表,并将10进制转换为四位二进制
            for(int i=0; i<4; i++) 
                dataR32_table[((j/6)*4)+i] = BIT_JUDGE(sBoxTable[j/6][row][col], i);
        }
        //将R进行转换并存入R临时数组
        for(int i=0; i<des_data_rl; i++) 
            tmpR32_table[i] = dataR32_table[pTable[i]-1];
        //在用临时数组进行异或
        for(int i=0; i<des_data_rl; i++)
        {
            dataR32_table[i] = (dataL32_table[i] ^ tmpR32_table[i]);
        }
        //最后将刚才的L临时数组赋值
        for(int i=0; i<des_data_rl; i++)
            dataL32_table[i] = tmpL32_table[i];
    }
    //将两个32位进行拼接
    for(int i=0; i<des_data_rl; i++)
        data64_table[i] = dataL32_table[i];
    for(int i=des_data_rl; i<des_standard; i++)
        data64_table[i] = dataR32_table[i-32];
    //进行判断写入新的数据
    for(int i=0; i<des_standard; i++)
    {
        if(data64_table[ip1Table[i]-1])
            SET_BIT_NUMBER(*(Data16 + (i / systemBit)), (i % systemBit));
        else RESET_BIT_NUMBER(*(Data16 + (i / systemBit)), (i % systemBit));
    }
    return Data16;
}

data_size *__desDataDecrypt(data_size *data, data_lenght_size data_lenght, data_size *key, data_lenght_size key_lenght)
{
    //如果传入空或长度不为8字节则返回空
    if(key==NULL || key_lenght!=(NumberOfKeys*(des_key_pc2_standard/systemBit)) || data==NULL || data_lenght!=8)
        return NULL;
    //申请堆内存
    data_size *Data16 = (data_size *)malloc(des_standard);
    //清空初始化,按照申请内存大小来清空这块堆内存
    memset(Data16, 0, des_standard);
    //创建一个布尔型的数组
    bool bit_table[des_standard]={0};
    bool data64_table[des_standard]={0};
    bool extend48_table[des_key_pc2_standard]={0};
    bool dataL32_table[des_data_rl]={0};
    bool dataR32_table[des_data_rl]={0};
    bool tmpL32_table[des_data_rl]={0};
    bool tmpR32_table[des_data_rl]={0};
    //将数据赋值到布尔型数组里面
    for(int i=0; i<des_standard; i++)
        bit_table[i] = BIT_JUDGE(*(data + (i / systemBit)), (i % systemBit));
    //进行初始置换
    for(int i=0; i<des_standard; i++)
        data64_table[i] = bit_table[ip0Table[i]-1];
    //将64位一分为二
    for(int i=0; i<des_data_rl; i++)
        dataR32_table[i] = data64_table[i];
    for(int i=0; i<des_data_rl; i++)
        dataL32_table[i] = data64_table[i+32];
    //   列    行
    int row=0, col=0;
    //进行十六次轮函数
    for(int num=(NumberOfKeys-1); num>=0; num--)
    {
        //将R数组赋值给L的临时数组
        for(int i=0; i<des_data_rl; i++) 
            tmpL32_table[i] = dataR32_table[i];
        //将R数组进行E扩展
        for(int i=0; i<des_key_pc2_standard; i++)
            extend48_table[i] = dataR32_table[(eTable[i]-1)];
        //将E扩展后48位和子密钥进行异或
        for(int i=0; i<des_key_pc2_standard; i++) 
            extend48_table[i] = extend48_table[i] ^ (BIT_JUDGE(*(key + (num * (des_key_pc2_standard / systemBit)) + i / systemBit), (i % systemBit)));  
        //将48位转换成32位
        for(int j=0; j<des_key_pc2_standard; j+=6) 
        {
            //计算出行列
            row = extend48_table[j+0]*2 + extend48_table[j+5]*1;
            col = extend48_table[j+1]*8 + extend48_table[j+2]*4 + extend48_table[j+3]*2 + extend48_table[j+4]*1;
            //进行查表,并将10进制转换为四位二进制
            for(int i=0; i<4; i++) 
                dataR32_table[((j/6)*4)+i] = BIT_JUDGE(sBoxTable[j/6][row][col], i);
        }
        //将R进行转换并存入R临时数组
        for(int i=0; i<des_data_rl; i++) 
            tmpR32_table[i] = dataR32_table[pTable[i]-1];
        //在用临时数组进行异或
        for(int i=0; i<des_data_rl; i++) 
        {
            dataR32_table[i] = (dataL32_table[i] ^ tmpR32_table[i]);
        }
        //最后将刚才的L临时数组赋值
        for(int i=0; i<des_data_rl; i++) 
            dataL32_table[i] = tmpL32_table[i];
    }
    //将两个32位进行拼接
    for(int i=0; i<des_data_rl; i++)
        data64_table[i] = dataR32_table[i];
    for(int i=des_data_rl; i<des_standard; i++)
        data64_table[i] = dataL32_table[i-32];
    //进行判断写入新的数据
    for(int i=0; i<des_standard; i++)
    {
        if(data64_table[ip1Table[i]-1])
            SET_BIT_NUMBER(*(Data16 + (i / systemBit)), (i % systemBit));
        else RESET_BIT_NUMBER(*(Data16 + (i / systemBit)), (i % systemBit));
    }
    return Data16;
}
#include "des.h"
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    data_size key[8] = {0x21,'4','5',0x44,'4','5','6','7'};
    data_size data[8] = {'1','2','3','4','5','6','7','8'};

    data_size *subkey16 = __desSubKeyGeneration((data_size *)key, 8);
    data_size *mdata = __desDataEncryption((data_size *)data, 8, subkey16, 6*16);
    data_size *ydata = __desDataDecrypt(mdata, 8, subkey16, 6*16);

    printf("加密后数据十六进制:");
    for(int num=0; num<8; num++)
        printf("0x%02X ",*(mdata+num));
    printf("\n");
    printf("解密后原数据:");
    for(int num=0; num<8; num++)
        printf("%c ",*(ydata+num));
    printf("\n");
    return 0;
}
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加:2021-09-18 09:54:07  更:2021-09-18 09:59:18 
 
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