DES算法C++实现
DES算法是一种高级加密标准，被广泛应用于数据加密领域。在数据传输、数据存储以及身份验证等领域中，都需要使用加密算法来保障数据的安全。本文将介绍DES算法的C++实现，让读者了解其用法和实现过程。
1. DES算法简介
DES算法全称是数据加密标准（Data Encryption Standard），它是美国联邦政府所采用的一种数据加密标准。DES算法采用的是对称加密的方法，即加密和解密使用同样的密钥。DES算法的工作流程包括：初始置换、16轮加密、逆置换三个过程。其中，初始置换和逆置换是位置换的过程，16轮加密是使用不同的密钥形成的轮换密钥对数据进行加密的过程。
2. C++实现
以下是DES算法的C++实现代码：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
//定义初始置换表
int ip[] = 60;
//定义逆置换表
int ipt[] = 9;
//定义扩展表
int ept[] = 18;
//定义置换函数表
int pt[] = 23;
//定义S盒表，共8个S盒，每个S盒包含4行16列
int sBox[8][4][16] = {
// S1
{
3,
9,
9,
3
},
// S2
{
14,
5,
7,
7
},
// S3
{
1,
5,
6,
7
},
// S4
{
0,
5,
10,
9
},
// S5
{
9,
12,
13,
13
},
// S6
{
12,
10,
12,
2
},
// S7
{
12,
5,
7,
11
},
// S8
{
14,
13,
9,
15
}
};
//左移位数表，共16次
int leftMove[] = 2;
//十六进制转二进制
string hexToBin(string hex){
string bin = "";
for (int i = 0; i < hex.length(); i++){
if (hex[i] >= '0' && hex[i] <= '9'){
bin += bitset<4>(hex[i] - '0').to_string();
}else{
bin += bitset<4>(hex[i] - 'A' + 10).to_string();
}
}
return bin;
}
//二进制转十六进制
string binToHex(string bin){
string hex = "";
for (int i = 0; i < bin.length(); i += 4){
hex += bitset<4>(bin.substr(i, 4)).to_ulong() < 10 ?
to_string(bitset<4>(bin.substr(i, 4)).to_ulong()) :
string(1, 'A' + bitset<4>(bin.substr(i, 4)).to_ulong() - 10);
}
return hex;
}
//异或函数
string xorStr(string a, string b){
string res = "";
for (int i = 0; i < a.length(); i++){
res += a[i] ^ b[i];
}
return res;
}
//补齐函数，长度不足8的倍数，左边补充0
string padding(string plain){
while (plain.length() % 8 != 0){
plain = "0" + plain;
}
return plain;
}
//生成子密钥
vector
vector
//转成二进制
string binKey = hexToBin(key);
//密钥置换1
int pc1[] = 47;
string key1 = "";
for (int i = 0; i < 56; i++){
key1 += binKey[pc1[i] - 1];
}
//16轮循环生成子密钥
string leftKey = key1.substr(0, 28);
string rightKey = key1.substr(28);
for (int i = 0; i < 16; i++){
//左移
leftKey = leftKey.substr(leftMove[i]) + leftKey.substr(0, leftMove[i]);
rightKey = rightKey.substr(leftMove[i]) + rightKey.substr(0, leftMove[i]);
//密钥置换2
int pc2[] = 21;
string key2 = leftKey + rightKey;
string subKey = "";
for (int j = 0; j < 48; j++){
subKey += key2[pc2[j] - 1];
}
keys[i] = subKey;
}
return keys;
}
//f函数
string f(string right, string subKey){
//扩展置换
string expR = "";
for (int i = 0; i < 48; i++){
expR += right[ept[i] - 1];
}
//与子密钥异或
expR = xorStr(expR, subKey);
//分为八个6位分组
string sPlain[8];
for (int i = 0; i < 8; i++){
sPlain[i] = expR.substr(i * 6, 6);
}
//处理八个S盒
string sResult = "";
for (int i = 0; i < 8; i++){
//处理第i个S盒
int row = bitset<2>(sPlain[i].substr(0, 1) + sPlain[i].substr(5)).to_ulong();
int col = bitset<4>(sPlain[i].substr(1, 4)).to_ulong();
int num = sBox[i][row][col];
sResult += bitset<4>(num).to_string();
}
// P置换
string pResult = "";
for (int i = 0; i < 32; i++){
pResult += sResult[pt[i] - 1];
}
return pResult;
}
//加密
string encrypt(string plain, string key){
//补齐
plain = padding(plain);
//生成子密钥
vector
//初始置换
string binPlain = hexToBin(plain);
string ipResult = "";
for (int i = 0; i < 64; i++){
ipResult += binPlain[ip[i] - 1];
}
//分为左右两部分
string left = ipResult.substr(0, 32);
string right = ipResult.substr(32);
// 16轮
for (int i = 0; i < 16; i++){
string temp = left;
//右边进行f函数操作，然后与左边异或
left = right;
right = xorStr(temp, f(right, keys[i]));
}
//重新组合为64位
string preC = right + left;
//逆置换
string cipher = "";
for (int i = 0; i < 64; i++){
cipher += preC[ipt[i] - 1];
}
//返回密文
return binToHex(cipher);
}
//解密
string decrypt(string cipher, string key){
//生成子密钥
vector
//初始置换
string binCipher = hexToBin(cipher);
string ipResult = "";
for (int i = 0; i < 64; i++){
ipResult += binCipher[ip[i] - 1];
}
// 分为左右两部分
string left = ipResult.substr(0, 32);
string right = ipResult.substr(32);
// 16轮
for (int i = 15
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