笔记-信息安全导论-CBC模式的DES加解密实现
程序简介
整个项目主要分为三个模块： DES加解密模块 、 CBC模式加解密模块 、 测试模块 ；
- DES加解密模块：密钥长度为8字节，明文长度为8字节，加解密前，先利用密钥生成16分子密钥用于后续的16轮轮函数的使用；对明密文转化为64为的二进制形式，然后进行 初始置换 、 十六轮轮函数计算 、 初始逆置换 ；对于十六轮轮函数，大致流程为，将明文划分为两部分，将旧的右部作为新的左部，右部同这一轮的子密钥进行F函数操作，得到的结果与旧左部进行异或得到的结果作为新右部；对于F函数，是将32位的右部通过扩展表扩展为48位（E盒置换），然后与子密钥进行异或，最后通过S盒函数压缩成为32位，最后进行一次P盒置换即可；对于S盒函数，就是将48位分为8组，每组6位，取第一位和最后一位组合成表示的十进制数作为行，中间四位表示的十进制作为列，用S盒中的数值进行替换即可。对于解密，将十六轮轮函数F中的操作反向即可。
- CBC模式加密模块：CBC需要指定一个8位的密钥用于DES，同时需要指定一个 初始向量IV ，对于给定的明文，将使用0扩展到8字节的整数倍，然后对每8字节明文进行如下操作：首先明文与IV进行异或，然后进行DES加密，结果作为这一组的加密结果，然后使用新得到的密文更新IV，开始下一轮操作，最后将所有的密文合并即可。对于解密操作，同样分组后进行加密的反向操作： 利用密钥以及密文进行DES解密，解密后的结果与初始向量IV进行异或即可得到该组的明文，同时用原密文更新IV即可进行下一组的解密操作。
- 测试模块：调用CBC加解密的一个逻辑模块，选择加解密以及退出操作，给定密钥、初始向量以及明文密文即可得到最后的执行结果。
程序的流程图
程序代码
（前排提醒：项目的整体流程应该是没有问题的的，但可能中间存在一些小bug，加密后的结果与网络上很多在线工具的结果不一样，可能是一些地方没有写对但我实在是没有找到，还有字节转位的逻辑也可能有问题，我看到有一些人的实现是每一字节的8位是逆序存放的，而我的是顺序存放，，等等等等，如果你发现了可能的bug可以告诉我，感谢感谢）
DES.h
DES的头文件，给出所有接口函数的定义等。
#ifndef DES_H
#define DES_H
// DES加解密的头文件
void DES_SetKey(const char* key); // 设置密钥key，并初始化出16个子密钥
void DES_GetSubkey(); // 根据密钥得到16个子密钥，密钥由61位通过PC_1表压缩置换变为56位（即去除校验位），然后分块，循环左移，通过PC_2表压缩置换得到16个子密钥
void RotaleLeft(bool *A, const int len, const int loop); // 对数组A进行循环左移loop次
void Func_F(bool *R, const bool *Subkey_i); // F轮函数，将32位的数据扩展、与子密钥加密、S盒函数压缩置换得到32位结果
void Func_S(const bool *IN, bool *OUT); // S盒函数，将48位的数据8位一组分成6组，并取首位两位，以及中间四位作为行列查询S盒表S_Box压缩为4位
void Func_Xor(bool *A, const bool *B, const int len); // 数组逐位异或函数，将结果保存到A中
void Transform(const bool *IN, bool *OUT, int len, const char *T_Table); // 压缩置换函数，根据表 T_Table 将输入数据转化压缩
void ByteToBit(const char *IN, bool *OUT, int len, const int base); // 将字节转化为位
void BitToByte(const bool *IN, int len, char *OUT, const int base); // 将位转化为字节
void BitToHex(const bool *IN, int len, char *OUT); // 将二进制位转化为十六进制
void ByteToHex(const char* IN, int len, char *OUT); // 将字节转化成十六进制
void HexToByte(const char* IN, int len, char* OUT); // 将字节形式的十六进制字符串转为字节
enum {ENCRYPT,DECRYPT};// ENCRYPT:加密,DECRYPT:解密 // DES加解密，默认为True加密
void DES(char *key, char *p, bool mode); // DES 入口函数，key为密钥，p为加解密后的明文或密文，由参数mode决定
void DES(char *key, bool *plaintext, bool mode);
void DES_SETKEYFLAG();
#endif
DES.cpp
DES的实现文件。
#include"DES.h"
#includeCBC.h
CBC的主要接口的头文件。
#ifndef CBC_H
#define CBC_H
#include"DES.h"
// CBC 加解密头文件
void CBC(char* key, char* in, int len_in, bool mode, char* out, int* len_out); // CBC 加解密入口
void CBC_SetIV(const bool *iv); // 设置IV向量
#endif
CBC.cpp
CBC模式的主要实现文件：
#include"CBC.h"
#include"DES.h"
#includemain.cpp
测试接口文件，整个项目的入口：
#include"CBC.h"
#include运行结果
一个简单的运行示例如下：
PS G:\Backup\CollegeProjectBackup\ExperimentalReport\信息
安全导论\CBC模式的DES加解密> g++ .\main.cpp .\DES.cpp .\CBC.cpp -o main.exe
PS G:\Backup\CollegeProjectBackup\ExperimentalReport\信息
安全导论\CBC模式的DES加解密> .\main.exe
Chose (E)NCRYPT, (D)ECRYPT or E(X)it: E
Input DES's key(8 bytes): aaabbbcc
key: 0110000101100001011000010110001001100010011000100110001101100011
Input CBC'IV(8 bytes): abcdefgh
IV: 0110000101100010011000110110010001100101011001100110011101101000
Input Plaintext: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
clipertext_hex: 676F1B793FB6C36508D4BC91DAF34B1AA6537535FC0F6D7D56D2EF263EE3C6BA
Chose (E)NCRYPT, (D)ECRYPT or E(X)it: D
Input DES's key(8 bytes): aaabbbcc
key: 0110000101100001011000010110001001100010011000100110001101100011
Input CBC'IV(8 bytes): abcdefgh
IV: 0110000101100010011000110110010001100101011001100110011101101000
Input Clipertext(Hex): 676F1B793FB6C36508D4BC91DAF34B1AA6537535FC0F6D7D56D2EF263EE3C6BA
plaintext: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
Chose (E)NCRYPT, (D)ECRYPT or E(X)it: X
可以看出当给定密钥、明文以及初始向量后，程序将运行CBC模式的DES加密代码，最后生成加密后的Hex编码的加密文本，当进行解密并输入何使的参数后，将完成解密功能。
参考内容：
- 关于AES加解密中CBC模式的IV初始化向量的安全性问题
- Block cipher mode of operation
- Data Encryption Standard
- DES supplementary material
- DES.cpp
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