RC6加密解密算法实现（C语言）

     这次是RC6加解密算法。RC6继承了RC5的优点，在加密过程中不需要查表，加上算法中的乘法运算可以用平方代替，所以该算法对内存要求极低，这使得RC6适合在单片机上实现。至于RC6的安全性，对RC6最为有效的攻击是强力攻击。但由于分组长度和密钥都至少是128bit，穷举法并不可行。对20轮的RC6，用线性分析法至少需要2^155个明文，用查分分析法至少需要2^238个明文。

     RC6分组长度为128bit，使用了4个寄存器，并使用32bit的整数模乘运算，用于加强扩散特性。RC6更精确的表示是RC6-w/r/b，其中字长为w bit，r为加密轮数，b为加密密钥用字节表示的长度。通常令w=32，r=20，b=16（24,32）。

     加密过程：（把128bit明文放入4个32bit的寄存器A、B、C、D中）

     B=B+S[0] （S为密钥）

     D=D+S[1]

     for i=1 to r do

             t=ROL(B*(2B+1),log2w)  

              u=ROL(D*(2D+1),log2w)

     A=ROL(A⊕t,u)+S[2i]

     C=ROL(C⊕u,t)+S[2i+1]

    (A,B,C,D)=(B,C,D,A)

A=A+S[2r+2]

C=C+S[2r+3]

A、B、C、D即为密文。

解密过程：（把128bit密文放入4个32bit的寄存器A、B、C、D中）

        C=C-S[2r+3]

      A=A-S[2r+2]

      for i=r down to 1 do

               (A,B,C,D)=(D,A,B,C) 

               u=ROL(D*(2D+1),log2w)

              t=ROL(B*(2B+1),log2w)

              C=ROR(C-S[2i+1],t)⊕u

              A=ROR(A-S[2i],u)⊕t

       D=D-S[1]

       B=B-S[0]

       A、B、C、D即为明文。

密钥扩展方案：（在密钥扩展中用到两个常数P、Q，P=0xB7E15163，Q=0x9E3779B9。

首先，将用户密钥输入到c个w比特字的L[0],...,L[c-1]阵列，若不够，用0字节填充，其中c为8b/w的整数部分）

个人理解：每个L阵列可以存放4个字符，即若c为4时，密钥密钥最长为16个字符。

       S[0]=P

for i=1 to 2r+3 do

              S[i]=S[i-1]+Q

用户密钥混合到S中

A=B=i=j=0

v=3*max{c,2r+4}

for s=1 to v do循环体循环v次

A=S[i]=ROL(S[i]+A+B,3)

B=L[j]=ROL(L[j]+A+B,A+B)

i=(i+1)mod(2r+4)

j=(j+1)modc

输出S[0],S[1],...,S[2r+3]即为子密钥

个人心得：1、将需要处理的数据统一当做十六进制运算，输入字符的asc码可以通过位移运算处理成十六进制

2、int型和unsigned int最高都可以存放0xffffffff，但前者的第一位（二进制）表示正负，后者才是真正的0xffffffff

3、<<和>>表示左移和右移（二进制，十进制的话相当于乘上2的n次方），是不循环的！左移末尾补0，右移前端补1！

（这些都是这次编程中困扰过我的问题，对这些概念不清楚或者解密逆不回去的童鞋也请留意一下哦~）

下面贴一波代码

#include 
#include 
#include 
const unsigned int r=20;
const unsigned int w=32;
const unsigned int b=16;
const unsigned int c=4;
const unsigned int p=0xb7e15163;
const unsigned int q=0x9e3779b9;
unsigned int moveleft(unsigned int x,unsigned int y);
unsigned int moveright(unsigned int x,unsigned int y);
void keyextend(unsigned int *s,unsigned int *l);
void encryp(unsigned int *A,unsigned int *B,unsigned int *C,unsigned int *D,unsigned int *S);
void decryp(unsigned int *A,unsigned int *B,unsigned int *C,unsigned int *D,unsigned int *S);
unsigned int moveleft(unsigned int x,unsigned int y)
{
    unsigned int i,temp;
    if(y/32!=0)
        y=y%32;
    for (i=0; i>31)&0x00000001);
    }
    return x;
}
unsigned int moveright(unsigned int x,unsigned int y)
{
    unsigned int i,temp;
    if(y/32!=0)
        y=y%32;
    for (i=0; i>1;
        x=(x&0x7fffffff)+(temp<<31);
    }
    return x;
}
void keyextend(unsigned int *s,unsigned int *l)
{
    unsigned int i,j,k,a,b;
    s[0]=p;
    for (i=1; i<=43; i++)
        s[i]=s[i-1]+q;
    a=0;
    b=0;
    i=0;
    j=0;
    for (k=1; k<=132; k++)
    {
        s[i]=s[i]+a+b;
        s[i]=moveleft(s[i],3);
        a=s[i];
        l[j]=l[j]+a+b;
        l[j]=moveleft(l[j],(a+b));
        b=l[j];
        i=(i+1)%44;
        j=(j+1)%4;
    }
}
void encryp(unsigned int *A,unsigned int *B,unsigned int *C,unsigned int *D,unsigned int *S)
{
    int i,j,t,u,temp;
    *B=*B+S[0];
    *D=*D+S[1];
    j=(unsigned int)(log(w)/log(2));
    for (i=1; i<=r; i++)
    {
        t=moveleft(((*B)*(2*(*B)+1)),j);
        u=moveleft(((*D)*(2*(*D)+1)),j);
        temp=moveleft(((*A)^t),u);
        *A=temp+S[2*i];
        temp=moveleft(((*C)^u), t);
        *C=temp+S[2*i+1];
        temp=*A;
        *A=*B;
        *B=*C;
        *C=*D;
        *D=temp;
    }
    *A=*A+S[2*r+2];
    *C=*C+S[2*r+3];
    
}
void decryp(unsigned int *A,unsigned int *B,unsigned int *C,unsigned int *D,unsigned int *S)
{
    unsigned int i,j,u,t,temp;
    j=(unsigned int)(log(w)/log(2));
    *C=*C-S[2*r+3];
    *A=*A-S[2*r+2];
    for (i=r; i>=1; i--)
    {
        temp=*D;
        *D=*C;
        *C=*B;
        *B=*A;
        *A=temp;
        u=moveleft(((*D)*(2*(*D)+1)),j);
        t=moveleft(((*B)*(2*(*B)+1)),j);
        temp=moveright(((*C)-S[2*i+1]),t);
        *C=temp^u;
        temp=moveright(((*A)-S[2*i]), u);
        *A=temp^t;
    }
    *D=*D-S[1];
    *B=*B-S[0];
}
int main()
{
    int ch;
    unsigned int A,B,C,D,S[2*r+4],L[c]={0};
    char plaintxt[16]={0},key[c*4],ciphertxt[16]; //plaintxt接收明文，key接收用户密钥，cipertxt存放解密后明文
    unsigned int i,j,temp,keylong;
    char g;
    printf("请输入选择：1.文件读写(从a.txt里读出明文，把密文写入b.txt，解密后写入c.txt)  2.键盘读入文件 \n");
    scanf("%d",&ch);
    getchar();//缓冲回车符
    if(ch==1)
    {
        FILE *fp1;
        fp1=fopen("/Users/air/Documents/a.txt","r");
        if (!fp1) {
            printf("wrong1");
            return 0;
        }
        for(i=0;i<16;i++)
        {
            g=fgetc(fp1);
            if (g==' ')
                g=fgetc(fp1);
            else if(g=='\n'||g==EOF)
            {
                break;
            }
            plaintxt[i]=g;
        }
        fclose(fp1);
    }
    else
    {
        printf("请输入明文\n");
        for(i=0;i<16;i++)
        {
            g=getchar();
            if (g==' ')
                g=getchar();
            else if(g=='\n')
                break;
            plaintxt[i]=g;
        }
        if(i==16)
            getchar(); //缓冲回车符
    }
    printf("请输入密钥\n");
    for(i=0;i<16;i++)
    {
        g=getchar();
        if (g==' ') {
            g=getchar();
        }
        else if (g=='\n')
            break;
        key[i]=g;
    }
    keylong=i;
    j=0;
    for (i=0; i>24)&0xff;
    ciphertxt[1]=((A&0xff0000)>>16)&0xff;
    ciphertxt[2]=((A&0xff00)>>8)&0xff;
    ciphertxt[3]=A&0xff;
    ciphertxt[4]=((B&0xff000000)>>24)&0xff;
    ciphertxt[5]=((B&0xff0000)>>16)&0xff;
    ciphertxt[6]=((B&0xff00)>>8)&0xff;
    ciphertxt[7]=B&0xff;
    ciphertxt[8]=((C&0xff000000)>>24)&0xff;
    ciphertxt[9]=((C&0xff0000)>>16)&0xff;
    ciphertxt[10]=((C&0xff00)>>8)&0xff;
    ciphertxt[11]=C&0xff;
    ciphertxt[12]=((D&0xff000000)>>24)&0xff;
    ciphertxt[13]=((D&0xff0000)>>16)&0xff;
    ciphertxt[14]=((D&0xff00)>>8)&0xff;
    ciphertxt[15]=D&0xff;
    if(ch==1)
    {
        FILE *fp3;
        fp3=fopen("/Users/air/Documents/c.txt", "w");
        if(!fp3)
        {
            printf("wrong3");
            return 0;
        }
        for(i=0;i<16;i++)
        {
            if(ciphertxt[i]==0)
                break;
            fprintf(fp3,"%c",ciphertxt[i]);
        }
        fclose(fp3);
    }
    else
    {
        printf("解密后:\n");
        for(i=0;i<16;i++)
        {
            if(ciphertxt[i]==0)
            {
                printf("\n");
                break;
            }
            
            printf("%c",ciphertxt[i]);
        }
    }
    return 0;
}

运行截图：

a.txt

b.txt

c.txt

键盘读入明文加解密

注：1、明文接收时我把空格处理掉了，如果需要空格请自行改相关部分

2、明文和密文可以不足需要的长度，但如果超过也没影响，反正没接收。。

3、这篇代码是在Xcode上写的，搬到其他编译器可能会出现水土不服，比如初始化数组长度时会报错，把const那部分改成define或者写死数据应该就能解决了，吧。。