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C++密码代码实现

2023-06-27 05:36:28 深夜i 8 0

C++ 密码代码实现加密解密

C++是一门非常强大的编程语言，其能够支持多种编程范式，例如面向对象、泛型等，因此，C++通常被用来开发复杂的系统或需要高性能的应用程序。在开发计算机系统或应用程序中，保护数据的安全性是非常重要的，而密码技术是保护数据安全的重要手段之一。因此，本文将介绍如何使用C++实现密码功能。

密码是指利用密码学的基本原理和方法，对数据进行加密处理，以使得未经授权人员无法获取数据信息。密码技术不仅被广泛应用于保护计算机系统、网络通信、电子商务等领域中的数据安全，还被广泛应用于军事、政治等领域中的保密通讯。

在C++中，通过使用STL库中的各种函数和算法，可以轻松地实现密码功能。下面，就来介绍一些常见的密码算法的实现方式。

1. Caesar密码算法

Caesar密码算法是最简单的密码算法之一。它的原理是将明文中的每个字符向后移动k个位置。例如，如果k=3，那么明文“hello world”就会被加密为“khoor zruog”。

下面是使用C++实现Caesar密码算法的代码：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
string encrypt(string text, int key) {
  string result = "";
  for (int i = 0; i < text.length(); i++) {
    char c = text[i];
    if (isupper(c)) {
      result += char(int(c + key - 65) % 26 + 65);
    } else {
      result += char(int(c + key - 97) % 26 + 97);
    }
  }
  return result;
}
string decrypt(string text, int key) {
  return encrypt(text, -key);
}
int main() {
  string plaintext = "hello world";
  int key = 3;
  string ciphertext = encrypt(plaintext, key);
  cout << "Ciphertext: " << ciphertext << endl;
  string decryptedtext = decrypt(ciphertext, key);
  cout << "Plaintext: " << decryptedtext << endl;
  return 0;
}

2. DES密码算法

DES（Data Encryption Standard）密码算法是一种对称密码算法，是目前最为流行的加密算法之一。其密钥长度为56位，采用64位的明文块，加密的过程共有16轮。DES密码算法被广泛应用于电子商务、在线银行、移动通信等领域中，以保护用户的数据安全。

下面是使用C++实现DES密码算法的代码：

#include <iostream>
#include <string>
#include <bitset>
#include <cstring>
#include <cstdio>
#include <algorithm>
using namespace std;
const int M = 100005;
string IpTable[M], IpBackTable[M], ETable[M], PTable[M], PC1Table[M], PC2Table[M], STable[8][M], key, plaintext;
string ciphertext = "", tempkey, L[17], R[17], K[17];
bitset<64> data, keybit;
void init() {
  // 初始化置换表
  IpTable[1] = "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";
  IpBackTable[1] = "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";
  ETable[1] = "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";
  PTable[1] = "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";
  PC1Table[1] = "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";
  PC2Table[1] = "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";
  STable[1][0] = "14 4 13 1 2 15 11 8 3 10 6 12 5 9 0 7", STable[1][1] = "0 15 7 4 14 2 13 1 10 6 12 11 9 5 3 8", STable[1][2] = "4 1 14 8 13 6 2 11 15 12 9 7 3 10 5 0", STable[1][3] = "15 12 8 2 4 9 1 7 5 11 3 14 10 0 6 13", STable[1][4] = "15 1 8 14 6 11 3 4 9 7 2 13 12 0 5 10", STable[1][5] = "3 13 4 7 15 2 8 14 12 0 1 10 6 9 11 5", STable[1][6] = "0 14 7 11 10 4 13 1 5 8 12 6 9 3 2 15", STable[1][7] = "13 8 10 1 3 15 4 2 11 6 7 12 0 5 14 9";
}
void hex2bin(char ch) {
  if (ch >= '0' && ch <= '9') {
    data = ((data << 4) | bitset<64>(ch - '0'));
  } else {
    data = ((data << 4) | bitset<64>(ch - 'A' + 10));
  }
}
void string2bin(string str) {
  for (int i = 0; i < (int)str.length(); i++) {
    hex2bin(str[i]);
  }
}
void keyshift(int round) {
  if (round == 1 || round == 2 || round == 9 || round == 16) {
    bitset<28> c = keybit >> 28;
    bitset<28> d = keybit & bitset<64>(0xfffffff);
    c = ((c << 1) | c[27]);
    d = ((d << 1) | d[27]);
    keybit = (c << 28) |
    bitset<28> c = keybit >> 28;
    bitset<28> d = keybit & bitset<64>(0xfffffff);
    c = ((c << 1) | c[27]);
    d = ((d << 1) | d[27]);
    keybit = (c << 28) | d;
   else {
    bitset<28> c = keybit >> 28;
    bitset<28> d = keybit & bitset<64>(0xfffffff);
    c = ((c << 2) | c[26] | c[27]);
    d = ((d << 2) | d[26] | d[27]);
    keybit = (c << 28) |
    bitset<28> c = keybit >> 28;
    bitset<28> d = keybit & bitset<64>(0xfffffff);
    c = ((c << 2) | c[26] | c[27]);
    d = ((d << 2) | d[26] | d[27]);
    keybit = (c << 28) | d;
  
}
void generatekey() {
  // 生成48位的子密钥
  for (int i = 1; i <= 16; i++) {
    keyshift(i);
    int index = PC2Table[1][0] - 1;
    K[i] = "";
    for (int j = 0; j < 48; j++) {
      K[i] += (char)(keybit[index + PC2Table[1][j]]);
    }
  }
}
void ipreplace() {
  L[0] = "", R[0] = "";
  for (int i = 1; i <= 32; i++) {
    L[0] += data[IpTable[1][i] - 1];
  }
  for (int i = 33; i <= 64; i++) {
    R[0] += data[IpTable[1][i] - 1];
  }
}
void f(Box& R, int round) {
  string ER = "";
  for (int i = 1; i <= 48; i++) {
    ER += R[ETable[1][i] - 1];
  }
  string temp = XOR(ER, K[round]);
  string result = "";
  for (int i = 0; i < 8; i++) {
    string row = temp.substr(i * 6, 1) + temp.substr(i * 6 + 5, 1);
    string column = temp.substr(i * 6 + 1, 4);
    int r = bit2num(row);
    int c = bit2num(column);
    int val = STable[i][r][c] - '0';
    result += num2bit(val, 4);
  }
  string temp_result = "";
  for (int i = 1; i <= 32; i++) {
    temp_result += result[PTable[1][i] - 1];
  }
  R = XOR(temp_result, L[round-1]);
}
void reverse() {
  string result = "";
  result = R[16] + L[16];
  for (int i = 1; i <= 64; i++) {
    ciphertext += result[IpBackTable[1][i] - 1];
  }
}
int main() {
  init();
  key = "133457799BBCDFF1";
  string2bin(key);
  generatekey();
  plaintext = "0123456789ABCDEF";
  string2bin(plaintext);
  ipreplace();
  for (int i = 1; i <= 16; i++) {
    L[i] = R[i-1];
    f(R[i-1], i);
  }
  reverse();
  printf("Ciphertext: %s\n", ciphertext.c_str());
  return 0;
}

总结

密码技术是保护数据安全的重要手段之一，而C++语言具有很强的编程能力，因此它可以用于实现各种密码算法。无论是简单的Caesar密码算法还是复杂的DES密码算法，通过使用STL库中的各种函数和算法，都可以轻松地实现。在实际应用中，我们需要选择适合自己需要的密码算法，并使用C++进行实现，以保护数据的安全性。

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