算法系列1——DES

1. DES算法简介

DES算法全称为Data Encryption Standard,即数据加密算法,它是IBM公司于1975年研究成功并公开发表的。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 使用一个56 位的密钥以及附加的 8 位奇偶校验位,产生最大
64 位的分组大小。这是一个迭代的分组密码,使用称为 Feistel 的技术,其中将加密的文本块分成两半。使用子密钥对其中一半应用循环功能,然后将输出与另一半进行“异或”运算;接着交换这两半,这一过程会继续下去,但最后一个循环不交换。DES 使用16 个循环,使用异或置换代换移位操作四种基本运算。

DES 的常见变体是三重 DES,使用168 位的密钥对资料进行三次加密的一种机制;它通常(但非始终)提供极其强大的安全性。如果三个 56 位的子元素都相同,则三重 DES 向后兼容DES。

攻击 DES 的主要形式被称为蛮力的或彻底密钥搜索,即重复尝试各种密钥直到有一个符合为止。如果 DES 使用56 位的密钥,则可能的密钥数量是 2 的 56次方个。随着计算机系统能力的不断发展,DES 的安全性比它刚出现时会弱得多,然而从非关键性质的实际出发,仍可以认为它是足够的。不过,DES 现在仅用于旧系统的鉴定,而更多地选择新的加密标准
— 高级加密标准(AdvancedEncryption Standard,AES).

该算法被允许用于安全报文传送MAC机制密文运算,算法的详细过程在ISO8731-1、ISO8732、ISO/IEC10116中定义。

2. DES实现源码

<<DES.h>>

namespace Des
{
	enum
	{
		ECB = 0,
		CBC = 1
	};
	enum
	{
		ENCRYPT = 0,
		DECRYPT = 1
	};

	typedef BYTE (*PSUBKEY)[16][48];

	void ByteToBit(const BYTE* pIn, BYTE byBits, BYTE* pOut);
	void BitToByte(const BYTE* pIn, BYTE byBits, BYTE* pOut);
	void LeftShift(BYTE* pIn, BYTE byInLen, BYTE byOffset);
    void Xor(const BYTE* pIn, BYTE byLen, BYTE* pInOut);
	void Transform(const BYTE* pIn, const bool* pTable, BYTE len, bool* pOut);
	void S_func(const BYTE in[48], BYTE out[32]);
	void F_func(const BYTE ki[48], BYTE out[32]);

	void SetSubKey(PSUBKEY pSubKey, const BYTE Key[8]);
	void DoDes(int nMode, int nOperator, const BYTE* input, int nInLen, const BYTE* key, int nKeyLen, BYTE* output, const BYTE* init_Vector= NULL);
	BOOL DoDes(int nMode, int nOperator, string strText, string KEK, string &OutData,const BYTE* init_Vector = NULL);
	void DoDesMac(string intText, string KEK, string &OutData, const BYTE* init_Vector = NULL);
	void DoSSMac(string intText, string KEK, string &OutData,int _Length);
	void DoGPMac(string intText, string KEK, string &OutData);
	void RunDes(const BYTE In[8], int nType, BYTE* Key, BYTE Out[8]);
	void DoDesMac(const BYTE* input, int nDataLen, const BYTE* key, int nKeyLen, BYTE* output, const BYTE* init_Vector = NULL);
	void DoSSMac(const BYTE* input, int nDataLen, const BYTE* key, int nKeyLen, BYTE* output);
	void DoGPMac(const BYTE* input, int nInLen, const BYTE* key, int nKeyLen, BYTE* output);
	string DesVerify(string Stxt);
}
 

<<DES.CPP>>

namespace Des
{
	// initial permutation IP
	const BYTE IP_Table[64] = {
		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
	};

	// final permutation IP^-1
	const BYTE 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
	};

	// expansion operation matrix
	const BYTE E_Table[48] = {
		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
	};

	// 32-bit permutation function P used on the output of the S-boxes
	const BYTE 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
	};

	// permuted choice table (key)
	const BYTE PC1_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
	};

	// permuted choice key (table)
	const BYTE PC2_Table[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
	};

	// number left rotations of pc1
	const BYTE LR_Table[16] = {1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1};

	// The (in)famous S-boxes
	const BYTE S_Box[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,  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
			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
			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
	};

	void ByteToBit(const BYTE* pIn, BYTE byBits, BYTE* pOut)
	{
		for (int i = 0; i < byBits;  ++ i)
		{
			pOut[i] = (pIn[i >> 3] >> (7 - i & 7)) & 1;
		}
	}

	void BitToByte(const BYTE* pIn, BYTE byBits, BYTE* pOut)
	{
		memset(pOut, 0, byBits >> 3);
		for (int i = 0; i < byBits;  ++ i)
		{
			pOut[i >> 3] |= (pIn[i] << (7 - i & 7));
		}
	}

	void LeftShift(BYTE* pIn, BYTE byInLen, BYTE byOffset)
	{
		BYTE temp[256];
		memcpy(temp, pIn, byOffset);
		memcpy(pIn, pIn  +  byOffset, byInLen - byOffset);
		memcpy(pIn  +  byInLen - byOffset, temp, byOffset);
	}

	void Xor(const BYTE* pIn1, const BYTE* pIn2, BYTE byLen, BYTE* pInOut)
	{
		for (int i = 0; i < byLen;  ++ i)
		{
			pInOut[i] = pIn1[i] ^ pIn2[i];
		}
	}

	void Transform(const BYTE* pIn, const BYTE* pTable, BYTE len, BYTE* pOut)
	{
		BYTE temp[64];

		for (int i = 0; i < len;  ++ i)
		{
			temp[i] = pIn[pTable[i] - 1];
		}
		memcpy(pOut, temp, len);
	}

	void S_func(const BYTE in[48], BYTE out[32]) //4BIT 代替 6BIT
	{
		for (BYTE i = 0, j, k; i < 8;  ++ i, in  += 6, out  += 4)
		{
			j = (in[0] << 1)  +  in[5];
			k = (in[1] << 3)  +  (in[2] << 2)  +  (in[3] << 1)  +  in[4];	//组织SID下标

			for (BYTE l = 0; l < 4;  ++ l)  //把相应4bit赋值
			{
				out[l] = (S_Box[i][j][k] >> (3 - l)) & 1;
			}
		}
	}

	void F_func(const BYTE ki[48], BYTE out[32])
	{
		BYTE MR[48];
		Transform(out, E_Table, 48, MR);  //扩展置换E
		Xor(ki, MR, 48, MR);
		S_func(MR, out);
		Transform(out, P_Table, 32, out);
	}

	void SetSubKey(PSUBKEY pSubKey, const BYTE Key[8])
	{
		BYTE K[64];
		BYTE* KL = &K[0];
		BYTE* KR = &K[28];
		ByteToBit(Key, 64, K);
		Transform(K, PC1_Table, 56, K);
		for (int i = 0; i < 16;  ++ i)
		{
			LeftShift(KL, 28, LR_Table[i]);
			LeftShift(KR, 28, LR_Table[i]);
			Transform(K, PC2_Table, 48, (*pSubKey)[i]);
		}
	}

	void RunDes(const BYTE* In, int nOperator, const PSUBKEY pSubKey, BYTE* Out)
	{
		BYTE M[64];
		BYTE temp[32];
		BYTE* li = &M[0];
		BYTE* ri = &M[32];
		ByteToBit(In, 64, M);
		Transform(M, IP_Table, 64, M); //
		if (ENCRYPT == nOperator)
		{
			for (int i = 0; i < 16;  ++ i)
			{
				memcpy(temp, ri, 32);		//Ri[i-1] 保存
				F_func((*pSubKey)[i], ri);	//Ri[i-1]经过转化和SBox输出为P盒
				Xor(li, ri, 32, ri);		//Ri[i] = P XOR Li[i-1]
				memcpy(li, temp, 32);		//Li[i] = Ri[i-1]
			}
		}
		else
		{
			for (int i = 15; i >= 0; --i)
			{
				memcpy(temp, ri, 32);		//Ri[i-1] 保存
				F_func((*pSubKey)[i], ri);	//Ri[i-1]经过转化和SBox输出为P
				Xor(li, ri, 32, ri);		//Ri[i] = P XOR Li[i-1]
				memcpy(li, temp, 32);		//Li[i] = Ri[i-1]
			}
		}
		LeftShift(M, 64, 32);			    //Ri与Li换位重组M
		Transform(M, IPR_Table, 64, M);		//最后结果进行转化
		BitToByte(M, 64, Out);				//组织成字符
	}

	void DoDes(int nMode, int nOperator, const BYTE* input, int nInLen, const BYTE* key, BYTE nKeyLen, BYTE* output, const BYTE* init_Vector)
	{
		BYTE bySubKey[3][16][48];		//秘钥
		memset(bySubKey, 0x01, sizeof(bySubKey));

		//构造并生成SubKeys
		BYTE nKey = (nKeyLen >> 3) > 3 ? 3 : (nKeyLen >> 3);
		for (int i = 0; i < nKey; i++)
		{
			SetSubKey(&bySubKey[i], &key[i << 3]);
		}

		int j = nInLen >> 3;
		if (nMode == ECB)	//ECB模式
		{
			if (1 == nKey)	//单Key
			{
				for (int i = 0; i < j; ++i, output += 8, input += 8)
				{
					RunDes(input, nOperator, &bySubKey[0], output);
				}
			}
			else if (2 == nKey)	//3DES 2Key
			{
				for (int i = 0; i < j; ++i, output += 8, input += 8)
				{
					RunDes(input, nOperator, &bySubKey[0], output);
					RunDes(output, !nOperator, &bySubKey[1], output);
					RunDes(output, nOperator, &bySubKey[0], output);
				}
			}
			else			//3DES 3Key
			{
				for (int i = 0; i < j; ++i, output += 8, input += 8)
				{
					RunDes(input, nOperator, &bySubKey[nOperator ? 2 : 0], output);
					RunDes(output, !nOperator, &bySubKey[1], output);
					RunDes(output, nOperator, &bySubKey[nOperator ? 0 : 2], output);
				}
			}
		}
		else  //CBC模式  如果init_Vector为NULL则设置初始向量为8字节的0
		{
			BYTE byVector[8];	 //扭转向量
			BYTE byTemp[8];      //中间变量

			memset(byVector, 0x00, sizeof(byVector));
			memset(byTemp,   0x00, sizeof(byTemp));

			if (init_Vector)
			{
				memcpy(byVector, init_Vector, 8);
			}

			if (nKey == 1)	//单Key
			{
				for (int i = 0; i < j; ++i, output += 8, input += 8)
				{
					if (ENCRYPT == nOperator)
					{
						Xor(input, byVector, 8, byTemp);         //将输入与扭转变量异或
					}
					else
					{
						memcpy(byTemp, input, 8);
					}

					RunDes(byTemp, nOperator, &bySubKey[0], output);

					if (ENCRYPT == nOperator)
					{
						memcpy(byVector, output, 8);			//将输出设定为扭转变量
					}
					else
					{
						Xor(output, byVector, 8, output);       //将输出与扭转变量异或

						memcpy(byVector, byTemp, 8);			//将输入设定为扭转变量
					}
				}
			}
			else if (nKey == 2)	//3DES CBC 2Key
			{
				for (int i = 0; i < j; ++i, output += 8, input += 8)
				{
					if (ENCRYPT == nOperator)
					{
						for (int j = 0; j < 8; ++j)		//将输入与扭转变量异或
						{
							byTemp[j] = input[j] ^ byVector[j];
						}
					}
					else
					{
						memcpy(byTemp, input, 8);
					}

					RunDes(byTemp, nOperator, &bySubKey[0], output);
					RunDes(output, !nOperator, &bySubKey[1], output);
					RunDes(output, nOperator, &bySubKey[0], output);

					if (ENCRYPT == nOperator)
					{
						memcpy(byVector, output, 8);			//将输出设定为扭转变量
					}
					else
					{
						for (int j = 0; j < 8; ++j)		//将输出与扭转变量异或
						{
							output[j] = output[j] ^ byVector[j];
						}
						memcpy(byVector, byTemp, 8);			//将输入设定为扭转变量
					}
				}
			}
			else			//3DES CBC 3Key
			{
				for (int i = 0; i < j; ++i, output += 8, input += 8)
				{
					if (ENCRYPT == nOperator)
					{
						for (int j = 0; j < 8; ++j)		//将输入与扭转变量异或
						{
							byTemp[j] =	input[j] ^ byVector[j];
						}
					}
					else
					{
						memcpy(byTemp, input, 8);
					}

					RunDes(byTemp, nOperator, &bySubKey[nOperator ? 2 : 0], output);
					RunDes(output, !nOperator, &bySubKey[1], output);
					RunDes(output, nOperator, &bySubKey[nOperator ? 0 : 2], output);

					if (ENCRYPT == nOperator)
					{
						memcpy(byVector, output, 8);			//将输出设定为扭转变量
					}
					else
					{
						for (int j = 0; j < 8; ++j)		        //将输出与扭转变量异或
						{
							output[j] = output[j] ^ byVector[j];
						}
						memcpy(byVector, byTemp, 8);			//将输入设定为扭转变量
					}
				}
			}
		}
	}

	BOOL DoDes(int nMode, int nOperator, string strText, string KEK, string &OutData,const BYTE* init_Vector)
	{
		BYTE key[33]= {0};
		BYTE input[512] = {0};
		BYTE output[512] = {0};
		int nInLen = strText.length()/2;
		BYTE nKeyLen=(BYTE)KEK.length()/2;
		strings::HexToAsc(strText, input);
		strings::HexToAsc(KEK, key);
		if(nInLen%8!=0 || nKeyLen%8!=0 || nInLen==0 || nKeyLen==0){
			return false;
		}

		DoDes(nMode, nOperator, input, nInLen, key, nKeyLen, output, init_Vector);
		strings::AscToHex(output, nInLen, OutData);
		return true;
	}

	//ANSI X9.9 MAC    DES CBC
	void DoDesMac(string intText, string KEK, string &OutData, const BYTE* init_Vector)
	{
		BYTE byVector[8];
		BYTE byTemp[8];
		BYTE byData[128];

		BYTE Input[512]={0};
		BYTE Key[512]={0};
		int nInLen;
		BYTE nKeyLen;
		BYTE Output[512]={0};

		BYTE *input=Input;
		BYTE *key=Key;
		BYTE *output=Output;

		nInLen=(BYTE)intText.length()/2;
		nKeyLen=(BYTE)KEK.length()/2;

		strings::HexToAsc(intText, input);
		strings::HexToAsc(KEK, key);

		memset(byVector, 0x00, sizeof(byVector));
		memset(byTemp,   0x00, sizeof(byTemp));
		memset(byData,   0x00, sizeof(byData));

		BYTE bySubKey[3][16][48];		//秘钥

		memset(bySubKey, 0x01, sizeof(bySubKey));

		//构造并生成SubKeys
		BYTE nKey = (nKeyLen >> 3) > 3 ? 3 : (nKeyLen >> 3);
		for (int i = 0; i < nKey; i ++ )
		{
			SetSubKey(&bySubKey[i], &key[i << 3]);
		}

		int j = nInLen >> 3;

		if (init_Vector != NULL)
		{
			memcpy(byVector, init_Vector, 8);
		}

		if (1 == nKey)	//单倍长Key(8字节)
		{
			for (int i = 0; i < j;  ++ i, input  += 8)
			{
				Xor(input, byVector, 8, byTemp);
				RunDes(byTemp, ENCRYPT, &bySubKey[0], output);

				memcpy(byVector, output, 8);			//将输出设定为扭转变量
			}
		}
		else if (2 == nKey)	//双倍长Key(16字节)
		{
			for (int i = 0; i < j;  ++ i, input  += 8)
			{
				Xor(input, byVector, 8, byTemp);
				RunDes(byTemp, ENCRYPT, &bySubKey[0], output);
				RunDes(output, DECRYPT, &bySubKey[1], output);
				RunDes(output, ENCRYPT, &bySubKey[0], output);

				memcpy(byVector, output, 8);			//将输出设定为扭转变量
			}
		}
		else  //三倍长Key(24字节)    尚未验证
		{
			for (int i = 0; i < j;  ++ i, input  += 8)
			{
				Xor(input, byVector, 8, byTemp);
				RunDes(byTemp, ENCRYPT, &bySubKey[0], output);
				RunDes(output, DECRYPT, &bySubKey[1], output);
				RunDes(output, ENCRYPT, &bySubKey[2], output);

				memcpy(byVector, output, 8);			//将输出设定为扭转变量
			}
		}

		strings::AscToHex(Output, 8, OutData);
	}

	//该函数的计算结果与卫士通dll计算MAC的结果一样
	//input中要有80 + 00.... input的前8字节作为初始向量
	void DoSSMac(string intText, string KEK, string &OutData,int _Length)
	{
 		int nInLen=(int)intText.length()/2;
 		int nKeyLen=(int)KEK.length()/2;
		unsigned char *input = new unsigned char[nInLen];
		unsigned char *key = new unsigned char[nKeyLen];

		strings::HexToAsc((const unsigned char*)intText.c_str(), nInLen*2, input);
		strings::HexToAsc((const unsigned char*)KEK.c_str(), nKeyLen*2, key);

		BYTE byInitVec[8];   //初始向量
	    BYTE byTemp[8];
		BYTE output[8];
		memset(byInitVec, 0x00, sizeof(byInitVec));
		memset(byTemp,   0x00, sizeof(byTemp));
		memset(output,   0x00, sizeof(output));

		memcpy(byInitVec, input, 8);
		BYTE bySubKey[3][16][48];		//秘钥
		memset(bySubKey, 0x01, sizeof(bySubKey));

		int i = 0;
		int j = (nInLen >> 3);

		//构造并生成SubKeys
		BYTE nKey = (BYTE)((nKeyLen >> 3) > 3 ? 3 : (nKeyLen >> 3));
		for (i = 0; i < nKey; i ++ )
		{
			SetSubKey(&bySubKey[i], &key[i << 3]);
		}

		memcpy(output, input, 8);
		if (1 == nKey)	//单倍长Key(8字节)
		{
			j--;
			for (int i = 0; i < j;  ++ i)
			{
				Xor(input  +  8 * (i  +  1), output, 8, output);
				RunDes(output, 0, &bySubKey[0], output);

				//memcpy(byInitVec, output, 8);			//将输出设定为扭转变量
			}
		}
		else if (2 == nKey)	//双倍长Key(16字节)
		{
			j -= 2;
			for (i = 0; i < j;  ++ i)
			{
				Xor(input  +  8 * (i  +  1), output, 8, output);
				RunDes(output, 0, &bySubKey[0], output);       //将输出设定为扭转变量
			}
			Xor(input  +  8 * ( ++ i), output, 8, output);        //最后一块数据和上面加密结果异或
			RunDes(output, 0, &bySubKey[0], output);
			RunDes(output, 1, &bySubKey[1], output);
			RunDes(output, 0, &bySubKey[0], output);
		}
		else  //三倍长Key(24字节)    尚未验证
		{
			//j -= 2;
			for (i = 0, j = (nInLen >> 3) - 2; i < j;  ++ i, input  += 8)
			{
				Xor(input  +  8 * (i  +  1), output, 8, byTemp);
				RunDes(byTemp, 0, &bySubKey[0], output);

				memcpy(byInitVec, output, 8);			//将输出设定为扭转变量
			}
			Xor(input  +  8 * i, output, 8, output);
			RunDes(output, 2, &bySubKey[0], output);
			RunDes(output, 1, &bySubKey[1], output);
			RunDes(output, 0, &bySubKey[0], output);
		}
		strings::AscToHex(output, _Length , OutData);
	}

	//input中不要自己填补80 + 00....       初始向量固定为8字节的0
	void DoGPMac(string intText, string KEK, string &OutData)
	{
		BYTE byInData[256];  //密钥,输入数据
		BYTE byEnter[256];
		BYTE byResult[256];  //算法模式,算法操作,输入,结果
		int nInLen;
		int nKeyLen;
		BYTE Output[512]={0};
		BYTE Input[512]={0};
		BYTE Key[512]={0};
		BYTE *input=Input;
		BYTE *key=Key;
		BYTE *output=Output;

		nInLen=intText.length()/2;
		nKeyLen=KEK.length()/2;

		strings::HexToAsc(intText, input);
		strings::HexToAsc(KEK, key);

		memset(byInData, 0x00, sizeof(byInData));
		memcpy(byInData, input, nInLen);
		byInData[nInLen] = 0x80;
		nInLen ++ ;
		nInLen  += (8 - nInLen % 8);  //80  +  (nInLen % 8)个00

		int j = 0;
		memset(byResult, 0x00, sizeof(byResult));
		for (int i = 0; i < nInLen / 8; i ++ )
		{
			memset(byEnter, 0x00, sizeof(byEnter));
			for (j = 0; j < 8; j ++ )
			{
				byEnter[j  +  8] = byResult[j] ^ byInData[8 * i  +  j];  //byEnter的前8字节(全0)为初始向量)
			}
//			DoSSMac(byEnter, 16, key, nKeyLen, byResult);     //特别注意
		}

		memcpy(output, byResult, 8);
		strings::AscToHex(Output,strlen((char*)Output) , OutData);
	}

	//ANSI X9.9 MAC
	void DoDesMac(const BYTE* input, int nInLen, const BYTE* key, BYTE nKeyLen, BYTE* output, const BYTE* init_Vector)
	{
		BYTE byVector[8];
		BYTE byTemp[8];
		BYTE byData[128];

		memset(byVector, 0x00, sizeof(byVector));
		memset(byTemp,   0x00, sizeof(byTemp));
		memset(byData,   0x00, sizeof(byData));

		BYTE bySubKey[3][16][48];		//秘钥

		memset(bySubKey, 0x01, sizeof(bySubKey));

		//构造并生成SubKeys
		BYTE nKey = (nKeyLen >> 3) > 3 ? 3 : (nKeyLen >> 3);
		for (int i = 0; i < nKey; i++)
		{
			SetSubKey(&bySubKey[i], &key[i << 3]);
		}

		int j = nInLen >> 3;

		if (init_Vector != NULL)
		{
			memcpy(byVector, init_Vector, 8);
		}

		if (1 == nKey)	//单倍长Key(8字节)
		{
			for (int i = 0; i < j; ++i, input += 8)
			{
				Xor(input, byVector, 8, byTemp);
				RunDes(byTemp, ENCRYPT, &bySubKey[0], output);

				memcpy(byVector, output, 8);			//将输出设定为扭转变量
			}
		}
		else if (2 == nKey)	//双倍长Key(16字节)
		{
			for (int i = 0; i < j; ++i, input += 8)
			{
				Xor(input, byVector, 8, byTemp);
				RunDes(byTemp, ENCRYPT, &bySubKey[0], output);
				RunDes(output, DECRYPT, &bySubKey[1], output);
				RunDes(output, ENCRYPT, &bySubKey[0], output);

				memcpy(byVector, output, 8);			//将输出设定为扭转变量
			}
		}
		else  //三倍长Key(24字节)    尚未验证
		{
			for (int i = 0; i < j; ++i, input += 8)
			{
				Xor(input, byVector, 8, byTemp);
				RunDes(byTemp, ENCRYPT, &bySubKey[0], output);
				RunDes(output, DECRYPT, &bySubKey[1], output);
				RunDes(output, ENCRYPT, &bySubKey[2], output);

				memcpy(byVector, output, 8);			//将输出设定为扭转变量
			}
		}
	}

	//input中要有80+00.... input的前8字节作为初始向量
	void DoSSMac(const BYTE* input, int nInLen, const BYTE* key, BYTE nKeyLen, BYTE* output)
	{
		BYTE byInitVec[8];   //初始向量
		BYTE byTemp[8];

		memset(byInitVec, 0x00, sizeof(byInitVec));
		memset(byTemp,   0x00, sizeof(byTemp));

		memcpy(byInitVec, input, 8);

		BYTE bySubKey[3][16][48];		//秘钥

		memset(bySubKey, 0x01, sizeof(bySubKey));

		int i = 0;
		int j = (nInLen >> 3);

		//构造并生成SubKeys
		BYTE nKey = (nKeyLen >> 3) > 3 ? 3 : (nKeyLen >> 3);
		for (i = 0; i < nKey; i++)
		{
			SetSubKey(&bySubKey[i], &key[i << 3]);
		}

		memcpy(output, input, 8);
		if (1 == nKey)	//单倍长Key(8字节)
		{
			j--;
			for (int i = 0; i < j; ++i)
			{
				Xor(input + 8 * (i + 1), output, 8, output);
				RunDes(output, 0, &bySubKey[0], output);

				//memcpy(byInitVec, output, 8);			//将输出设定为扭转变量
			}
		}
		else if (2 == nKey)	//双倍长Key(16字节)
		{
			j -= 2;
			for (i = 0; i < j; ++i)
			{
				Xor(input + 8 * (i + 1), output, 8, output);
				RunDes(output, 0, &bySubKey[0], output);       //将输出设定为扭转变量
			}
			Xor(input + 8 * (++i), output, 8, output);        //最后一块数据和上面加密结果异或
			RunDes(output, 0, &bySubKey[0], output);
			RunDes(output, 1, &bySubKey[1], output);
			RunDes(output, 0, &bySubKey[0], output);
		}
		else  //三倍长Key(24字节)    尚未验证
		{
			//j -= 2;
			for (i = 0, j = (nInLen >> 3) - 2; i < j; ++i, input += 8)
			{
				Xor(input + 8 * (i + 1), output, 8, byTemp);
				RunDes(byTemp, 0, &bySubKey[0], output);

				memcpy(byInitVec, output, 8);			//将输出设定为扭转变量
			}
			Xor(input + 8 * i, output, 8, output);
			RunDes(output, 2, &bySubKey[0], output);
			RunDes(output, 1, &bySubKey[1], output);
			RunDes(output, 0, &bySubKey[0], output);
		}
	}

	//input中不要自己填补80+00....       初始向量固定为8字节的0
	void DoGPMac(const BYTE* input, int nInLen, const BYTE* key, int nKeyLen, BYTE* output)
	{
		BYTE byInData[256];  //密钥,输入数据
		BYTE byEnter[256];
		BYTE byResult[256];  //算法模式,算法操作,输入,结果

		memset(byInData, 0x00, sizeof(byInData));
		memcpy(byInData, input, nInLen);
		byInData[nInLen] = 0x80;
		nInLen++;
		nInLen += (8 - nInLen % 8);  //80 + (nInLen % 8)个00

		int j = 0;
		memset(byResult, 0x00, sizeof(byResult));
		for (int i = 0; i < nInLen / 8; i++)
		{
			memset(byEnter, 0x00, sizeof(byEnter));
			for (j = 0; j < 8; j++)
			{
				byEnter[j + 8] = byResult[j] ^ byInData[8 * i + j];  //byEnter的前8字节(全0)为初始向量)
			}
					DoSSMac(byEnter, 16, key, (BYTE)nKeyLen, byResult);     //特别注意
		}

		memcpy(output, byResult, 8);
	}

	string DesVerify(string Stxt)
	{
		string OutPut;
		DoDes(ECB, ENCRYPT, "0000000000000000", Stxt, OutPut);
		return OutPut.substr(0, 6);
	}
}

3. DES加解密工具

Des工具可以实现Des,3Des,Mac,Disp(离散)等功能,支持批量Des计算(需选择File)。对数据不足8的倍数字节实现自动补齐。

文/闫鑫原创转载请注明出处http://blog.csdn.net/yxstars/article/details/38424021

算法系列1——DES,布布扣,bubuko.com

时间: 2024-10-06 00:45:22

算法系列1——DES的相关文章

5.Java 加解密技术系列之 DES

Java 加解密技术系列之 DES 序 背景 概念 基本原理 主要流程 分组模式 代码实现 结束语 序 前 几篇文章讲的都是单向加密算法,其中涉及到了 BASE64.MD5.SHA.HMAC 等几个比较常见的加解密算法.这篇文章,以及后面几篇,打算介绍几个对称加密算法,比如:DES.3DES(TripleDES).AES 等.那么,这篇文章主要是对 DES 大概讲一下. 背景 在 讨论 DES 之前,首先了解一下什么是对称加密算法吧.对于对称加密算法,他应用的时间比较早,技术相对来说比较成熟,在

算法系列之二十三:离散傅立叶变换之音频播放与频谱显示

算法系列之二十三:离散傅立叶变换之音频播放与频谱显示 算法系列之二十三离散傅立叶变换之音频播放与频谱显示 导语 什么是频谱 1 频谱的原理 2 频谱的选择 3 频谱的计算 显示动态频谱 1 实现方法 2 杂项说明 结果展示 导语 频谱和均衡器,几乎是媒体播放程序的必备物件,没有这两个功能的媒体播放程序会被认为不够专业,现在主流的播放器都具备这两个功能,foobar 2000的十八段均衡器就曾经让很多人着迷.在上一篇对离散傅立叶变换介绍的基础上,本篇就进一步介绍一下频谱是怎么回事儿,下一篇继续介绍

[算法系列之二十]字典树(Trie)

一 概述 又称单词查找树,Trie树,是一种树形结构,是一种哈希树的变种.典型应用是用于统计,排序和保存大量的字符串(但不仅限于字符串),所以经常被搜索引擎系统用于文本词频统计. 二 优点 利用字符串的公共前缀来减少查询时间,最大限度地减少无谓的字符串比较,查询效率比哈希表高. 三 性质 (1)根节点不包含字符,除根节点外每一个节点都只包含一个字符: (2)从根节点到某一节点,路径上经过的字符连接起来,为该节点对应的字符串: (3)每个节点的所有子节点包含的字符都不相同. 单词列表为"apps&

【白话经典算法系列之十七】 数组中只出现一次的数 其他三次

本文地址:http://blog.csdn.net/morewindows/article/details/12684497转载请标明出处,谢谢. 欢迎关注微博:http://weibo.com/MoreWindows 首先看看题目要求: 数组A中,除了某一个数字x之外,其他数字都出现了三次,而x出现了一次.请给出最快的方法找到x. 这个题目非常有意思,在本人博客中有<位操作基础篇之位操作全面总结>这篇文章介绍了使用位操作的异或来解决——数组中其他数字出现二次,而x出现一次,找出x.有<

三白话经典算法系列 Shell排序实现

山是包插入的精髓排序排序.这种方法,也被称为窄增量排序,因为DL.Shell至1959提出命名. 该方法的基本思想是:先将整个待排元素序列切割成若干个子序列(由相隔某个"增量"的元素组成的)分别进行直接插入排序,然后依次缩减增量再进行排序,待整个序列中的元素基本有序(增量足够小)时,再对全体元素进行一次直接插入排序. 由于直接插入排序在元素基本有序的情况下(接近最好情况),效率是非常高的,因此希尔排序在时间效率上比前两种方法有较大提高. 以n=10的一个数组49, 38, 65, 97

白话经典算法系列之四 直接选择排序及交换二个数据的正确实现

分类: 白话经典算法系列 2011-08-09 11:15 16682人阅读 评论(29) 收藏 举报 算法面试c 直接选择排序和直接插入排序类似,都将数据分为有序区和无序区,所不同的是直接播放排序是将无序区的第一个元素直接插入到有序区以形成一个更大的有序区,而直接选择排序是从无序区选一个最小的元素直接放到有序区的最后. 设数组为a[0…n-1]. 1.      初始时,数组全为无序区为a[0..n-1].令i=0 2.      在无序区a[i…n-1]中选取一个最小的元素,将其与a[i]交

算法系列笔记5(扩展数据结构-动态顺序统计和区间树)

在编程中,我们往往使用已有的数据结构无法解决问题,这是不必要急着创建新的数据结构,而是在已有数据结构的基础上添加新的字段.本节在上一次笔记红黑树这一基础数据结构上进行扩展,得出两个重要的应用-动态顺序统计和区间树. 动态顺序统计 在算法系列笔记2中我们在线性时间内完成了静态表的顺序统计,而这里我们在红黑树上进行扩展,在O(lgn)时间内完成该操作,主要包括返回第i 排名的元素os_select(i)和给定一个元素x,返回其排名(os_rank(x)). 思想:添加新项:在红黑树的结点上记录下该结

趣写算法系列之--匈牙利算法(真的很好理解)

[书本上的算法往往讲得非常复杂,我和我的朋友计划用一些简单通俗的例子来描述算法的流程] 匈牙利算法是由匈牙利数学家Edmonds于1965年提出,因而得名.匈牙利算法是基于Hall定理中充分性证明的思想,它是部图匹配最常见的算法,该算法的核心就是寻找增广路径,它是一种用增广路径求二分图最大匹配的算法. -------等等,看得头大?那么请看下面的版本: 通过数代人的努力,你终于赶上了剩男剩女的大潮,假设你是一位光荣的新世纪媒人,在你的手上有N个剩男,M个剩女,每个人都可能对多名异性有好感(-_-

白话经典算法系列之七 堆与堆排序

堆排序与高速排序,归并排序一样都是时间复杂度为O(N*logN)的几种常见排序方法.学习堆排序前,先解说下什么是数据结构中的二叉堆. 二叉堆的定义 二叉堆是全然二叉树或者是近似全然二叉树. 二叉堆满足二个特性: 1.父结点的键值总是大于或等于(小于或等于)不论什么一个子节点的键值. 2.每一个结点的左子树和右子树都是一个二叉堆(都是最大堆或最小堆). 当父结点的键值总是大于或等于不论什么一个子节点的键值时为最大堆.当父结点的键值总是小于或等于不论什么一个子节点的键值时为最小堆.下图展示一个最小堆