DES-C实现

/*@file test_des.c
compiled ok with dev-c++,mingGW
*/
#include "des.h"
void check_des();

int main()
{
 check_des();
 return 0;
}

void check_des()
{
 /*1.设置Subkey(key)*/
 unsigned char key[16];
 printf("输入密钥[8位]:");
 scanf("%s",&key);
 printf("%s/n",key);
 Set_Subkey(key);
 /*2.输入明文*/
 int i,j,len;
 unsigned char In[128];
 unsigned char Out[128];
 unsigned char D_Out[128];
 memset(In,0,128);
 memset(Out,0,128);
 printf("输入明文内容[100位以内]:/n");
 scanf("%s",In);
 len=strlen(In);
 printf("/n字符串长度:  %d/n",len);
 j=len>>3;
 /*3.明文des加密*/
 for(i=0;i!=j+1;i++) {Des_E(In+(i*8),Out+(i*8));}
 /*4显示密文-ASCII码形式*/
 printf("加密结果:ASCII码形式:/n");
 for(i=0;i!=len>>3;i++){
  for(j=0;j!=8;j++)   printf("%c  ",Out[(i<<3)+j]);
  printf("/n");
     }
     for(i=(len>>3)<<3;i!=len;i++)   printf("%c ",Out[i]);

 /*5.des解密密文成明文*/
 for(i=0;i!=j+1;i++){  Des_D(Out+(i*8),D_Out+(i*8));}
     printf("/n解密结果:/n");
 for(i=0;i!=len;i++)
     printf("%c",D_Out[i]);
 printf("/n/n/n"); 

}

/****************************************************************/

 /*@file  des.h
des标准加密解密数学分析
假设：
加密算法如果设定下面5个函数：                                                 
(1) 初始置换IP
(2) 初始逆置换FP
(3) 复合函数fk1，由子密钥K1确定.
(4) 复合函数fk2 ,由子密钥K2确定.
(5) 交换函数SW (Switch)
则有：
DES加密算法的数学表示：  FP*fk2*SW*fk1*IP
DES解密算法的数学表示：  明文=FP(fk1(SW(fk2(IP(密文)))))
也可写为   密文=FP(fk2(SW(fk1(IP(明文)))))
其中       K1=P8(移位(P10(密钥K)))                                                                 
           K2=P8(移位(移位(P10(密钥K))))
*/

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <memory.h>

/*1 DES数组常量定义*/

/*1.1左移循环表Left_loop*/
const char Left_loop[16]={1,1,2,2,2,2,2,2,1, 2, 2, 2, 2, 2, 2,1};

/*1.2密钥置换选择表PC_1*/
const char PC_1[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
};

/*1.3密钥置换选择表PC_2*/
const char PC_2[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
};

/*1.4IP置换表*/
const char 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

};
/*1.5逆IP置换表*/
const char FP[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 
};

/*1.6扩展表*/
const char Exp[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
};

/*1.7S_Box*/
const static char S[8][4][16] =
{
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,
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,
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,
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,
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,
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,
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,
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
};

/*1.8把从S_box中得到的数据重新排列的表*/
const char PP[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
};
   
/*2变量定义*/
static unsigned char DesKey[8];
static unsigned char SubKey[16][48];
static unsigned char tmp[128];

/*3.DES函数定义*/
void trans_table(char * Out ,char * In ,  const char * Table , int len);
void Bytes_to_Bits(unsigned char * Out , const unsigned char * In , int len);
void Bits_to_Bytes(unsigned char * Out , const unsigned char * In , int len);
void Xor(unsigned char * Out , unsigned char * In , int len);
void Rotate(unsigned char * In , int len , int loop);
void Set_Subkey(unsigned char * key);
void S_func(unsigned char E[48],unsigned char B[32]);
void F_func(unsigned char RL[32], char unsigned key[48] ,unsigned char B[32]);
void Des_E(unsigned char In[8] , unsigned char Out[8] );
void Des_D(unsigned char In[8] , unsigned char Out[8] );
/*4.DES函数实现*/
void trans_table(char * Out ,char * In ,  const char * Table , int len)
{
 int i;
 for(i=0;i!=len;i++)   
  {tmp[i]=In[Table[i]-1];}
 memcpy(Out,tmp,len);
}

void Bytes_to_Bits(unsigned char * Out , const unsigned char * In , int len)
{
     int i;
     for(i=0;i!=len;i++)
 { Out[i]=(In[i>>3]>>(i&7)) & 1; }
}

void Bits_to_Bytes(unsigned char * Out , const unsigned char * In , int len)
{
      int i;
 memset(Out, 0,len>>3);
 for(i=0;i!=len;i++)
  { Out[i>>3] |= (In[i]<<(i&7)); }
}

void Xor(unsigned char * Out , unsigned char * In , int len)
{
      int i;
 for(i=0;i!=len;i++)
 if(Out[i]!=In[i])
  Out[i]=1;
 else
  Out[i]=0;
}

void Rotate(unsigned char * In , int len , int loop)
{ 
    memcpy(tmp,In,loop);
    memcpy(In,In+loop,loop);
    memcpy(In+len-loop,tmp,loop);
}

void Set_Subkey(unsigned char * key)
{
     int i=strlen(key);
 if(i>8)
 memcpy(DesKey,key,8);
 else
 {
    memset(DesKey,0,8);
    memcpy(DesKey,key,i);
 }
 char tk[64];
 Bytes_to_Bits(tk,DesKey,64);
 trans_table(tk,tk,PC_1,56);
 char C[2],D[2];
 for(i=0;i!=16;i++)
 {
    Rotate(&tk[0],28,Left_loop[i]);
    Rotate(&tk[28],28,Left_loop[i]);
    trans_table(SubKey[i],tk,PC_2,48);
 }
}

void S_func(unsigned char E[48],unsigned char B[32])
{
     int i,j,k;
 for(i=0;i!=8;i++,E+=6,B+=4)
 {
   
     j=(E[0]<<1)+E[5];
  k=(E[1]<<3)+(E[2]<<2)+(E[3]<<1)+E[4];
  Bytes_to_Bits(B,&S[i][j][k],4);
 }
}

void F_func(unsigned char RL[32], char unsigned key[48] ,unsigned char B[32])
{
 unsigned char E[48];
 trans_table(E,RL,Exp,48);
 Xor(E,key,48);
     S_func(E,B);
     trans_table(B,B,PP,32);
}
/*Des_E加密函数*/
void Des_E(unsigned char In[8] , unsigned char Out[8] )
{
    unsigned char tt[64],B[32] , * L=&tt[0] , *R=&tt[32] ;
 int i;
 Bytes_to_Bits(tt,In,64);
 trans_table(tt,tt,IP,64);
 for(i=0;i!=16;i++)
 {
  F_func(R,SubKey[i],B);
  Xor(B,L,32);
  memcpy(L,R,32);
  memcpy(R,B,32);
 }
 trans_table(tt,tt,FP,64);
 Bits_to_Bytes(Out,tt,64);

}
/*Des_D解密函数*/
void Des_D(unsigned char In[8] , unsigned char Out[8] )
{
    unsigned char tt[64],B[32],*L=&tt[0],*R=&tt[32];
 int i;
 Bytes_to_Bits(tt,In,64);
 trans_table(tt,tt,IP,64);
 for(i=15;i>=0;i--)
 {
  F_func(L,SubKey[i],B);
  Xor(B,R,32);
  memcpy(R,L,32);
  memcpy(L,B,32);
 }
 trans_table(tt,tt,FP,64);
 Bits_to_Bytes(Out,tt,64);

}