在計算機編程的世界里,加密算法是一個非常重要和必不可少的領域。在保護數據和信息的安全性方面,加密算法發揮著關鍵的作用。而DES加密算法是其中比較重要且常用的一種算法,我們可以使用C和PHP語言來實現這個加密算法。
首先讓我們來了解一下什么是DES加密算法。DES全稱為Data Encryption Standard,即數據加密標準。它是一種對稱密鑰加密算法,應用廣泛且安全性較高,被多個行業如金融、軍事等所采用。它的算法采用分組密碼,即將明文分成一組一組的數據進行處理,每一組的數據長64位(8個字節),加密密鑰長也是64位。加密算法的流程如下:
1. 將明文平均分成64位一組。 2. 將加密密鑰64位分成56位一組。 3. 對密鑰進行處理,轉換成16個48位的子密鑰。 4. 對每組明文都依次進行加密,具體過程如下: 4.1. 將明文通過一個處理函數,將64位數據變為56位數據。 4.2. 將56位數據分成左右兩部分,每部分28位。 4.3. 對每部分28位進行子密鑰循環左移n位,共計16次。 4.4. 將左右兩部分按照壓縮表進行變換,得到一個48位的數據。 4.5. 將48位數據進行異或操作,得到最終的加密結果。
下面我們來看一下如何使用C語言來實現DES加密算法。
//數據置換表,用于將數據進行變換 static const int IP_Table[64] = {...}; static const int IP_1_Table[64] = {...}; //數據左移位數表,用于將數據進行左移 static const int SHIFT_Table[16] = {...}; //處理函數 static void permute(unsigned char * dataInOut, const int * table, int dataLength); //循環移位函數 static void rotate(unsigned char * dataInOut, int leftPartLength, int rightPartLength, int shift); //異或函數 static void Xor(unsigned char * dataInOut, const unsigned char * dataIn, int dataInLength); //DES加密函數 int DesEncrypt(unsigned char * outputDataOut, int maxOutputDataLength, const unsigned char * inputDataIn, int inputDataLength, const unsigned char * keyDataIn, int keyDataLength) { //初始化一些參數 unsigned char * inputBlock = (unsigned char *)inputDataIn; unsigned char * outputBlock = outputDataOut; unsigned char keyBlock[8] = {0}; unsigned char subKeys[16][8] = {0}; permute(keyBlock, keyDataIn, keyDataLength); generateSubKeys(subKeys, keyBlock); //循環遍歷數據加密 for (int i = 0; i< inputDataLength / 8; i++) { //將明文分組成64位數據 unsigned char dataBlock[8] = {0}; memcpy(dataBlock, inputBlock + i * 8, 8); permute(dataBlock, IP_Table, 64); //將數據分成左右兩部分 unsigned char leftHalf[8] = {0}; unsigned char rightHalf[8] = {0}; memcpy(leftHalf, dataBlock, 4); memcpy(rightHalf, dataBlock + 4, 4); //16輪加密 for (int j = 0; j< 16; j++) { unsigned char tempHalf[8] = {0}; memcpy(tempHalf, rightHalf, 4); permute(rightHalf, E_Table, 48); Xor(rightHalf, subKeys[j], 6); for (int k = 0; k< 8; k++) { int a = ((rightHalf[k] & 0x80) ? 2 : 0) + ((rightHalf[k] & 0x40) ? 1 : 0); int b = ((rightHalf[k] & 0x20) ? 8 : 0) + ((rightHalf[k] & 0x10) ? 4 : 0) + ((rightHalf[k] & 0x08) ? 2 : 0) + ((rightHalf[k] & 0x04) ? 1 : 0); int c = ((rightHalf[k] & 0x02) ? 8 : 0) + ((rightHalf[k] & 0x01) ? 4 : 0); int d = ((substitutionBoxes[k][a][b]<< 1) & 0x0f) + substitutionBoxes[k][a][b]; d = (d<< 1) & 0x0f; d += substitutionBoxes[k][a][c]; tempHalf[k] ^= (char)d; } permute(tempHalf, P_Table, 32); Xor(tempHalf, leftHalf, 4); memcpy(leftHalf, rightHalf, 4); memcpy(rightHalf, tempHalf, 4); } //最后的變換 permute(dataBlock, IP_1_Table, 64); memcpy(outputBlock + i * 8, dataBlock, 8); } return 1; }
上述代碼展示了如何使用C語言實現DES加密算法。其中,我們首先使用了置換表、左移位數表和異或函數等基礎函數,來進行數據的變換、左移和異或操作。接著,我們初始化一些參數,包括數據分組、生成子密鑰等。然后,我們進行循環遍歷,將明文分組成64位數據,進行16輪加密,并最后進行變換。最后返回加密的結果。
接著我們來看一下PHP語言如何實現DES加密算法。
//DES加密函數 function desEncrypt($data, $key) { //將密鑰和明文轉為二進制位 $data = bin2hex($data); $key = bin2hex($key); //使用mcrypt庫進行加密 $iv = null; $cipher = MCRYPT_3DES; $key = pack('H*', $key); $data = pack('H*', $data); $mode = MCRYPT_MODE_ECB; $result = mcrypt_encrypt($cipher, $key, $data, $mode, $iv); //返回加密結果 return bin2hex($result); }
上述代碼展示了如何使用PHP語言調用mcrypt庫進行DES加密算法。其中,我們首先將密鑰和明文轉化為二進制位,接著使用mcrypt庫函數進行加密,并最后將加密結果轉為二進制位返回。
總的來說,無論是在C還是PHP語言中,DES加密算法都是一個相對較為復雜且頗具挑戰性的算法。而對于開發者而言,了解加密算法在本質上也是在學習如何通過編程保證數據的安全性。因此,在我們的編程生涯中,掌握加密算法是一個值得投入時間和精力的重要領域。