S-DES加密解密算法C++版.doc

S-DES算法详解 其实跟上一篇一样,这还是网络安全的作业S-DES是DES算法的简化版,并没有什么实际使用的价值,只用于教学来理解DES算法的加密方法,这篇文章就是按照S-DES的算法来实际加密和解密的一段2进制数,演示了加密的运算过程.下面从准备知识开始先讲一下置换,举例说明,对”ABCDEFGH”做一下”82641753置换的结果就是”HBFDAGEC”,这样就能看懂是怎么置换的了吧.然后是循环移位,继续举例,”ABCDEFGH”循环左移2位结果就是”CDEFGHAB”.还有个S盒的替代选择,具体到S-DES来说就是输入的四位数”ABCD”在S盒中找第AD行BC列的数字作为输出,比如0101输入S0(见下)的话就是第1(01)行第2(10)列(0-3行,0-3列),输出为1即01,再比如1001输入S0的话就是第3(11)行第0(00)列,输出为3即11.最后是按位异或,举例的话11=0,10=1,01=1,00=0,11001010=0110,其实这个大家都懂吧.好了,准备知识就这么多,下面开始正题:S-DES算法的输入是一个8位的明文或者密文组和一个10位的密钥，输出是一个8位的密文或者明文组。以下是S-DES所需的几个置换表P103,5,2,7,4,10,1,9,8,6P86,3,7,4,8,5,10,9 注意这个置换选择输入10位输出8位P42,4,3,1IP2,6,3,1,4,8,5,7IPI4,1,3,5,7,2,8,6EP 4,1,2,3,2,3,4,1 注意这个是扩展置换,输入4位输出8位以下是两个S盒S0:1,0,3,2,3,2,1,0,0,2,1,3,3,1,3,2,S1:0,1,2,3,2,0,1,3,3,0,1,0,2,1,0,3,接下来就是加密和解密算法首先讲子密钥的生成,子密钥在加密和解密算法中都有使用.10位密钥key = 01111 11101对key做P10置换得到 11111 10011记左半(高位)的为Lk=11111,右半(低位)为Rk=10011Lk和Rk均循环左移1位,得到Lk=11111,Rk=00111对Lk和Rk组合得到的11111 00111做P8置换选择,得到子密钥K1=0101 1111Lk和Rk均再次循环左移2位,得到Lk=11111,Rk=11100对Lk和Rk组合得到的11111 11100做P8置换选择,的到子密钥K2=1111 1100以上,通过密钥得到了算法所需的子密钥.下面是加密过程首先是初始置换对明文m=0001 0110做IP置换,得m=0100 1001接下来是标准的Feistel密码结构,共有两次循环第一次循环记左半(高位)为Lm=0100,右半(低位)为Rm=1001对Rm做EP扩展置换,得Rm=1100 0011Rm与子密钥K1按位异或,得Rm=1001 1100Rm左半1001进入S0盒替代选择得11,右半1100进入S1盒替代选择的01,组合后得Rm=1101对Rm做P4置换,得Rm=1101Rm与Lm按位异或,得Lm=1001Lm与Rm(最开始的那个Rm)组合得到输出 1001(Lm) 1001(Rm)至此完成第一次循环然后交换高低位,作为第二次循环的输入,即1001(Rm) 1001(Lm)作为输入开始第二次循环记左半为Ln=1001,右半为Rn=1001对Rn做EP扩展置换,得Rn=1100 0011Rn与子密钥K2按位异或,得Rn=0011 1111Rn左半0011进入S0盒替代选择得10,右半1111进入S1盒替代选择的11,组合后得Rn=1011对Rn做P4置换,得Rn=0111Rn与Ln按位异或,得Ln=1110Ln与Rn(最开始的那个Rn)组合得到输出 1111(Ln) 1001(Rn)至此完成第二次循环最后进行逆初始置换对上面的输出m=1111 1001做IPI置换得到密文m=0111 0110OK,到这里就完成了将明文加密为密文,S-DES加密结束.下面开始解密,解密过程与加密基本一致,就是密钥使用顺序是相反的,第一次循环使用K2第二次循环使用K1首先还是初始置换对密文m=0111 0110做IP置换,得m=1110 1001Feistel密码结构第一次循环记左半(高位)为Lm=1110,右半(低位)为Rm=1001对Rm做EP扩展置换,得Rm=1100 0011Rm与子密钥K2按位异或,得Rm=0011 1111Rm左半0011进入S0盒替代选择得10,右半1111进入S1盒替代选择的11,组合后得Rm=1011对Rm做P4置换,得Rm=0111Rm与Lm按位异或,得Lm=1001Lm与Rm(最开始的那个Rm)组合得到输出 1001(Lm) 1001(Rm)至此完成第一次循环然后交换高低位,作为第二次循环的输入,即1001(Rm) 1001(Lm)作为输入开始第二次循环记左半为Ln=1001,右半为Rn=1001对Rn做EP扩展置换,得Rn=1100 0011Rn与子密钥K1按位异或,得Rn=1001 1100Rn左半1001进入S0盒替代选择得11,右半1100进入S1盒替代选择的01,组合后得Rn=1101对Rn做P4置换,得Rn=1101Rn与Ln按位异或,得Ln=0100Ln与Rn(最开始的那个Rn)组合得到输出0100(Ln) 1001(Rn)至此完成第二次循环最后进行逆初始置换对上面的输出m=0100 1001做IPI置换得到明文m=0001 0110这样就完成的S-DES的解密代码清单#include #include using namespace std;/some constsstatic int P10MAX= 10;static int P8MAX= 10;static int P4MAX= 4;static int IPMAX= 8;static int IPIMAX= 8;static int EPMAX= 4;/ two keys K1 and K2int K1=0;int K2=0;/*permutation for 10-bit key*/static int P10=3,5,2,7,4,10,1,9,8,6,0;/*permutation.*/static int P8=6,3,7,4,8,5,10,9,0;static int P4=2,4,3,1,0;static int IP=2,6,3,1,4,8,5,7,0;static int IPI=4,1,3,5,7,2,8,6,0;static int EP=4,1,2,3,2,3,4,1,0;static int S044=1,0,3,2, 3,2,1,0, 0,2,1,3, 3,1,3,2,;static int S144=0,1,2,3,2,0,1,3,3,0,1,0,2,1,0,3,;int Getlength(int p)int i=0;for(;pi!=0;+i);return i;int BinaryToDecimal(string binary)int result=0;for(int i=0;ibinary.length();i+)result=2*result+(binaryi-0);return result;/print in binary so that we can see the resultvoid printBin(int x, int n)int mask=1 0)(x&mask)=0)?printf(0):printf(1);mask =1;coutendl;/Permute functionint Permute(int inum,int p,int pmax)int result=0;int length=Getlength(p);for(int i=0;ilength;+i)result(pmax-pi)&1;return result;/F functionint F(int R, int K)int t=Permute(R,EP,EPMAX) K;int t0=(t4)& 0xf;int t1=t& 0xf;t0= S0(t0 & 0x8)2) | (t0 & 1) (t01)&0x3;t1= S1(t1 & 0x8)2) | (t1 & 1) (t11)&0x3;t= Permute( (t04) & 0xf;int r=m & 0xf;return (l F(r,k) 4)| r;/switch functionint SW(int x)return (x & 0xf)4) & 0xf);/encryption for 8-bit plaintextint encrypt(int m)m=Permute(m,IP,IPMAX);m=fk(m,K1);m=SW(m);m=fk(m,K2);m=Permute(m,IPI,IPIMAX);return m;/decryption for 8-bit ciphertextint decrypt(int m)m=Permute(m,IP,IPMAX);m=fk(m,K2);m=SW(m);m=fk(m,K1);m=Permute(m,IPI,IPIMAX);return m;/use Key as a parameter to get K1 and K2void SDES(int K)int t1=0,t2=0;K=Permute(K,P10,P10MAX);/get 5-bitt1= (K 5) & 0x1f;t2 = K & 0x1f;/LS-1t1=(t1&0xf) 4);t2=(t2&0xf) 4);K1=Permute( t1 5)| t2,P8,P8MAX);/LS-2t1=(t1 & 0x07) 3);t2=(t2 & 0x07) 3);K2=Permute(t15) | t2,P8,P8MAX);/the test main function is followingint main()string plaintext,key,ciphertext;int st;for(;) printf( *n); printf( * 1 加密 *n); printf( * 2 解密 *n); printf( * 3 退出 *n); printf( *n);printf(请输入你的操作: );scanf(%d,&st); if(st=1)coutplaintext;coutkey; SDES(BinaryToDecimal(key); cout对于明文plaintext经SDES加密后，得到的密文为:; printBin(encrypt(BinaryToDecimal(plaintext),8);coutnnendl;else if(st=2)coutciphertext;coutkey; SDES(BinaryToDecimal(key); cout对于ciphertext经SDES解密后，得到的明文为:; printBin(decrypt(BinaryToDecimal(ciphertext),8);coutnnendl;elseexit(0);结果显示如下：