DES加解密代码实现(C++)

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内容图文

DES加解密代码实现(C++)

今天花了时间实现了一遍DES算法的加解密全过程。分享一下欢迎交流。

参考书籍是《密码编码与信息安全:C++实践》

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using std::vector;
using namespace std;

/* unsigned long long 类型正好是64bit  */
class DES
{
public:
	DES();
	//~DES();

	/* function */
	void setKey(unsigned long long  k);
	void setPlainText(unsigned long long p);
	unsigned long long permutations(unsigned long long num, const int p[], int pmax, int n);
	void genEncKey();
	unsigned long long SBoxes(unsigned long long num);
	void encryption();
	void decryption();
	void showBinary(unsigned long long num);
	void showResult();
	void getCipherText(){
		cout<<"cipherText:"<<cipherText<<endl;
	}
	void getDeCipherText(){
		cout<<"deCipherText:"<<decipherText<<endl;
	}

private:
	unsigned long long keyShift(unsigned long long k, int n);
	unsigned long long key;
	unsigned long long plainText;
	unsigned long long cipherText;
	unsigned long long decipherText;
	unsigned long long encKey[16]; //16个子密钥
	static const int IP[64];//初始的IP置换
	static const int IPI[64];//IP置换的逆置换
	static const int keyIP[56];//密钥置换数组
	static const int encKeyRound[16];//密钥编排时确定左移位的数组
	static const int CP[48];  //压缩置换的数组
	static const int EP[48];  //扩展置换的数组
	static const int SBox[32][16];
	static const int P[32];//S盒运算后的那个置换P

};

/* 构造函数 */
DES::DES(){
	key = 0;
	plainText = 0;
	cipherText = 0;
	decipherText = 0;
}

const int DES::IP[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};
const int DES::IPI[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};
const int DES::keyIP[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};
const int DES::encKeyRound[16] = {1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1};
const int DES::CP[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};
const int DES::EP[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};
const int DES::SBox[32][16] = {
	         14,  4, 13,  1,  2, 15, 11,  8,  3, 10,  6, 12,  5,  9,  0,  7, //S1
			 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, //S2
			 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, //S3
			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, //S4
			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, //S5

			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, //S6

			 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,//S7

			 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  //S8
};
const int DES::P[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};


void DES::setKey(unsigned long long  k){
	key = k;
	cout<<"key:"<<key<<endl;
}

void DES::setPlainText(unsigned long long  p){
	plainText = p;
	cout<<"plainText:"<<plainText<<endl;
}

void DES::genEncKey(){
	unsigned long long gkey;
	gkey = permutations(key, keyIP, 64, 56); //输入64，输出56，并且置换
	int i;
	for(i=0; i<16; i++){
		gkey = keyShift(gkey, encKeyRound[i]);
		encKey[i] = permutations(gkey, CP, 56, 48);
	}

}
unsigned long long DES::keyShift(unsigned long long k, int n){
	unsigned long long tempKey = 0;
	unsigned long long L, R;
	L = (k&0xFFFFFFF0000000LL)>>28;
	//cout<<"L:"<<L<<endl;
	R = k&0x0000000FFFFFFF;
	if(n == 1){
		L = ((L&0x7FFFFFF)<<1) | ((L>>27)&1);
		R = ((R&0x7FFFFFF)<<1) | ((R>>27)&1);
		tempKey = (L<<28) | R;
	}else if(n==2){
		L = ((L&0x3FFFFFF)<<2) | ((L>>26)&3);
		R = ((R&0x7FFFFFF)<<2) | ((R>>26)&3);
		tempKey = (L<<28) | R;
	}
	return tempKey;
}
unsigned long long DES::permutations(unsigned long long num, const int p[], int pmax, int n){
	unsigned long long temp = 0;
	int i;
	for(i=0;i<n;i++){
		temp <<= 1;
		temp |= (num >> (pmax - p[i])) & 1;
	}
	return temp;
}
unsigned long long DES::SBoxes(unsigned long long num){
	int i;
	unsigned long long temp;
	unsigned long long result = 0;
	for (i=0; i<8; ++i){
		temp = (num >> ((7-i) * 6)) & 0x3F;
		int x = ((temp>>4) & 0x2) | (temp & 0x1) + i*4;
		int y = (temp>>1) & 0xF;
		temp = SBox[x][y];
		temp = temp << ((7-i)*4);
		result |= temp;
	}
	return result;
}

void DES::encryption(){
	unsigned long long temp = permutations(plainText, IP, 64, 64);
	int i;
	unsigned long long L, R, tempR;
	L = (temp & 0xFFFFFFFF00000000LL) >> 32;
	R = (temp & 0x00000000FFFFFFFFLL);
	tempR = R;
	for(i = 0; i<16; i++){
		tempR = permutations(R, EP, 32, 48);
		tempR = tempR ^ encKey[i];
		tempR = SBoxes(tempR);
		tempR = permutations(tempR, P, 32, 32);
		tempR ^= L;
		L = R;
		R = tempR;
		cout<<"L["<<i+1<<"]:"<<L<<";R["<<i+1<<"]:"<<R<<endl;
	}
	temp = (R<<32) | L;
	temp = permutations(temp, IPI, 64, 64);
	cipherText = temp;
}

void DES::decryption(){
	unsigned long long temp = permutations(cipherText, IP, 64, 64);
	int i;
	unsigned long long L, R, tempR;
	L = (temp & 0xFFFFFFFF00000000LL) >> 32;
	R = (temp & 0x00000000FFFFFFFFLL);
	tempR = R;
	for(i = 0; i<16; i++){
		tempR = permutations(R, EP, 32, 48);
		tempR = tempR ^ encKey[15-i];
		tempR = SBoxes(tempR);
		tempR = permutations(tempR, P, 32, 32);
		tempR ^= L;
		L = R;
		R = tempR;
	}
	temp = (R<<32) | L;
	temp = permutations(temp, IPI, 64, 64);
	decipherText = temp;
}
void DES::showBinary(unsigned long long num){
	std::vector<int> v;
	do{
		v.push_back(num % 2);
		num = (num - num%2) / 2;
	}while(num != 0);
	for(int i=(v.size()-1); i>=0; i--){
		cout<<v[i];
	}
	cout<<endl;
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
	unsigned long long  k = 0b0101010010101010010101001010101001010100101010100101010010101010;
	unsigned long long  m = 0xFEFEFEFEFEFEFEFE;
	//unsigned long long  test = 0x55555555555555;
	DES des;
	des.setKey(k);
	des.setPlainText(m);
	des.genEncKey();
	des.encryption();
	des.decryption();
	des.getCipherText();
	des.getDeCipherText();
	//cout<<k<<endl;
	return 0;
}

输出结果为：

key:6100781735768380586
plainText:18374403900871474942
L[1]:4294967295;R[1]:1632917792
L[2]:1632917792;R[2]:2794232727
L[3]:2794232727;R[3]:3795282343
L[4]:3795282343;R[4]:3748983394
L[5]:3748983394;R[5]:4062217110
L[6]:4062217110;R[6]:1641708390
L[7]:1641708390;R[7]:1749913032
L[8]:1749913032;R[8]:1488864349
L[9]:1488864349;R[9]:2383402480
L[10]:2383402480;R[10]:845428636
L[11]:845428636;R[11]:2595733769
L[12]:2595733769;R[12]:1263027870
L[13]:1263027870;R[13]:1821615368
L[14]:1821615368;R[14]:3372671493
L[15]:3372671493;R[15]:2828711648
L[16]:2828711648;R[16]:419162872
cipherText:1169819853609965503
deCipherText:18374403900871474942
[Finished in 0.2s]

[1] 王静文, 吴晓艺. 密码编码与信息安全:C++实践[M]. 清华大学出版社, 2015.

内容总结

以上是互联网集市为您收集整理的DES加解密代码实现(C++)全部内容，希望文章能够帮你解决DES加解密代码实现(C++)所遇到的程序开发问题。如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。

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AVL平衡二叉树C++代码实现【代码】【图】

总结什么是平衡二叉树：基于二叉排序树左右子树的深度之差的绝对值不超过1 左右子树都是平衡二叉树为什么要修改二叉排序树为平衡二叉树：因为查找二叉树的比较次数和层数有关在构造二叉排序树的过程中，会出现四种失衡现象如何进行调整：找到最小不平衡子树，将其调平衡最小不平衡子树：离插入节点最近且平衡因子绝对值超过1的结点，以这个结点为根节点的子树LL型：右旋，原本橙点是root，右旋后，绿点是root，橙点为绿点的right注...

用代码输出所有的水仙花数（c++代码实现）【代码】

注释：所谓“水仙花数”是指一个三位数，其各位数字的立方和等于该数本身。例如 153=1^3+5^3+3^3 三位数水仙花数总共4个，分别是153，370，371，407. //求所有的水仙花数 #include <iostream> using namespace std; int main() {int a, b, c, n,m,count=0;cout << "以下为水仙花数：" << endl;for (n = 100; n <= 999; n++){a = n / 100;b = n % 100 / 10;c = n % 10;m = a*a* a + b*b* b + c*c*c;if (n == m){count = cou...

Select（快速选择顺序统计量）原理及C++代码实现【代码】

SELECT算法利用快排中的partition思想来进行无序数组的快速选择。寻找第i个顺序统计量可以简单理解为寻找第i小的元素。该算法通过为partition选择一个好的主元，来保证Partition得到一个好的划分。当然partition需要进行一些修改，把划分的主元也作为输入参数。代码如下：（仅供参考） 1 void InsertionSort(int * const begin, int * const end) {2 int i, j, key;3 for (i = 1; i < begin - end; ++i) {4 ke...

BucketSort（桶排序）原理及C++代码实现【代码】

桶排序假设输入数据服从均匀分布，平均情况下它的时间复杂度为O（n）。桶排序将输入数据的区间均匀分成若干份，每一份称作“桶”。分别对每一个桶的内容进行排序，再按桶的顺序输出则完成排序。通常使用链表来实现桶。代码如下：（仅供参考）void Insert(vector<double> & bkt, double num) {for (vector<double>::iterator p = bkt.begin(); p != bkt.end(); ++p)if (*p > num) {bkt.insert(p, num);return ;}bkt.push_back(nu...

MergeSort（归并排序）原理及C++代码实现【代码】

归并排序利用分治策略进行排序。原理如下分解：分解待排的n个元素的序列成个具n/2个元素的两个子序列。解决：使用归并排序递归地排序两个子序列。合并：合并两个已排序的子序列以产生已排序的答案。归并排序的时间复杂度是θ（n）。归并排序是稳定排序之一。归并排序不是原址排序，在合并阶段需要申请额外的数组空间。代码如下： 1 //使用哨兵来简化代码2 void Merge(int * const first, int * const mid, int * const last...

InsertionSort（插入排序）原理及C++代码实现【代码】

插入排序是最常用的排序之一。在输入规模较小的时候，插入排序的性能较好。最好情况下插入排序的时间复杂度是O(n),平均情况则为O(n2)。插入排序是稳定的排序算法之一。基本思路为从第二个元素开始，依次插入前面已经排好序的序列，利用循环不变式很容易理解。代码如下： 1 void InsertionSort(int * const begin, int * const end) {2 int i, j;3 int key;4 for (i = 1; i < end - begin; ++i) {5 key = ...

【C++】代码实现：全局钩子注入技术

一、概述在 Windows 中大部分的应用程序都是基于消息机制的，它们都有一个过程函数，根据不同的消息完成不同的功能。 Windows 操作系统提供的钩子机制就是用来截获和监视系统中这些消息的。按照钩子作用的范围不同，它们又可以分为局部钩子和全局钩子。局部钩子是针对某个线程的，而全局钩子则是作用于整个系统的基于消息的应用。全局钩子需要使用 DLL 文件，在 DLL 中实现相应的钩子函数。二、实现原理如果创建的是全局钩子...

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DES加解密代码实现(C++)

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