DES加密算法的C++实现

《信息安全技术》这门课又在讲 DES 加密算法了，以前用纯C写过一次，这次我用 C++ 重新写了一个，写篇文章以备后用。本文介绍了 DES 算法加密的大致步骤和整体流程。

一、DES算法原理

DES算法是一种最通用的对称密钥算法，因为算法本身是公开的，所以其安全性在于密钥的安全性。基于密钥的算法通常有两类：对称算法和公开密钥算法。对称算法的对称性体现在加密密钥能够从解密密钥推算出来，反之亦然。在大多数对称算法中，加解密的密钥是相同的，DES就是这样。可见，对称密钥算法的加解密密钥都是保密的。而公开密钥算法的加密密钥是公开的，解密密钥是保密的。

下面是 DES 加密算法的整体流程图：

从上面的流程图可以看出，DES加密主要由四个部分完成：

1. 初始置换 IP；
2. 子密钥 Ki 的获取；
3. 密码函数 f ；
4. 尾置换 IP^-1 ；

其中，第二部分和第三部分是 DES 算法的核心。注意：DES 解密算法与加密算法完全相同，只需要将子密钥的使用顺序反过来就行了。

下面分别讲一下各个部分的大致思路。

1） 初始置换IP

这一部分很简单，IP（initial permutation）是一个 8x8 的置换表：

[cpp] view plain copy

1. int IP[] = { 58, 50, 42, 34, 26, 18, 10, 2,  
2.              60, 52, 44, 36, 28, 20, 12, 4,  
3.              62, 54, 46, 38, 30, 22, 14, 6,  
4.              64, 56, 48, 40, 32, 24, 16, 8,  
5.              57, 49, 41, 33, 25, 17, 9,  1,  
6.              59, 51, 43, 35, 27, 19, 11, 3,  
7.              61, 53, 45, 37, 29, 21, 13, 5,  
8.              63, 55, 47, 39, 31, 23, 15, 7 };  

根据表中的规定，将输入的 64 位明文重新进行排序，即将第 58 位放到第 1 位，第 50 位放到第 2 位……以此类推。初始置换以后得到的是一个 64 位的输出。

2） 子密钥 K_i 的获取

下面是获取子密钥 K_i 的流程图：

流程图已经把思路很清楚的表达出来了，很简单：

• 用户输出的密钥是 64 位的，根据密钥置换表PC-1，将 64 位变成 56 位密钥。（去掉了奇偶校验位）

• 将 PC-1 置换得到的 56 位密钥，分为前28位 C₀ 和后28位 D₀，分别对它们进行循环左移，C₀左移得到 C₁，D₀ 左移得到 D₁。

• 将 C₁ 和 D₁ 合并成 56 位，然后通过PC-2表进行压缩置换，得到当前这一轮的 48 位子密钥 K₁ 。

• 然后对 C₁ 和 D₁ 进行左移和压缩置换，获取下一轮的子密钥……一共进行16轮，得到 16 个 48 位的子密钥。

这部分需要用到的表 PC-1 和表 PC-2 如下：

[cpp] view plain copy

1. // 密钥置换表，将64位密钥变成56位  
2. int PC_1[] = {57, 49, 41, 33, 25, 17, 9,  
3.                1, 58, 50, 42, 34, 26, 18,  
4.               10,  2, 59, 51, 43, 35, 27,  
5.               19, 11,  3, 60, 52, 44, 36,  
6.               63, 55, 47, 39, 31, 23, 15,  
7.                7, 62, 54, 46, 38, 30, 22,  
8.               14,  6, 61, 53, 45, 37, 29,  
9.               21, 13,  5, 28, 20, 12,  4};   
10.   
11. // 压缩置换，将56位密钥压缩成48位子密钥  
12. int PC_2[] = {14, 17, 11, 24,  1,  5,  
13.                3, 28, 15,  6, 21, 10,  
14.               23, 19, 12,  4, 26,  8,  
15.               16,  7, 27, 20, 13,  2,  
16.               41, 52, 31, 37, 47, 55,  
17.               30, 40, 51, 45, 33, 48,  
18.               44, 49, 39, 56, 34, 53,  
19.               46, 42, 50, 36, 29, 32};  
20.   
21. // 每轮左移的位数  
22. int shiftBits[] = {1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1};  

3） 密码函数 f

下面是密码函数f(R, K)的流程图：

密码函数f(R, K)接受两个输入：32 位的数据和 48 位的子密钥。然后：

• 通过表 E 进行扩展置换，将输入的 32 位数据扩展为 48 位；

• 将扩展后的 48 位数据与 48 位的子密钥进行异或运算；

• 将异或得到的 48 位数据分成 8 个 6 位的块，每一个块通过对应的一个 S 表产生一个 4 位的输出。其中，每个 S 表都是 4 行 16 列。具体的置换过程如下：把 6 位输入中的第 1 位和第 6 位取出来行成一个两位的二进制数 x ，作为 S_i 表中的行数（0~3）；把 6 位输入的中间 4 位构成另外一个二进制数 y，作为 S_i 表的列数（0~15）；查出 S_i 表中 x 行 y 列所对应的整数，将该整数转换为一个 4 位的二进制数。

• 把通过 S 表置换得到的 8 个 4 位连在一起，形成一个 32 位的数据。然后将该 32 位数据通过表 P 进行置换（称为P-置换），置换后得到一个仍然是 32 位的结果数据，这就是f(R, K)函数的输出。

这部分用到了扩展置换表E，8个S表以及P-置换表，如下：

[cpp] view plain copy

1. // 扩展置换表，将 32位 扩展至 48位  
2. int E[] = {32,  1,  2,  3,  4,  5,  
3.             4,  5,  6,  7,  8,  9,  
4.             8,  9, 10, 11, 12, 13,  
5.            12, 13, 14, 15, 16, 17,  
6.            16, 17, 18, 19, 20, 21,  
7.            20, 21, 22, 23, 24, 25,  
8.            24, 25, 26, 27, 28, 29,  
9.            28, 29, 30, 31, 32,  1};  
10.   
11. // S盒，每个S盒是4x16的置换表，6位 -> 4位  
12. int S_BOX[8][4][16] = {  
13.     {    
14.         {14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7},    
15.         {0,15,7,4,14,2,13,1,10,6,12,11,9,5,3,8},    
16.         {4,1,14,8,13,6,2,11,15,12,9,7,3,10,5,0},   
17.         {15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13}   
18.     },  
19.     {    
20.         {15,1,8,14,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10},    
21.         {3,13,4,7,15,2,8,14,12,0,1,10,6,9,11,5},   
22.         {0,14,7,11,10,4,13,1,5,8,12,6,9,3,2,15},    
23.         {13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9}    
24.     },   
25.     {    
26.         {10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8},    
27.         {13,7,0,9,3,4,6,10,2,8,5,14,12,11,15,1},    
28.         {13,6,4,9,8,15,3,0,11,1,2,12,5,10,14,7},    
29.         {1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12}    
30.     },   
31.     {    
32.         {7,13,14,3,0,6,9,10,1,2,8,5,11,12,4,15},    
33.         {13,8,11,5,6,15,0,3,4,7,2,12,1,10,14,9},    
34.         {10,6,9,0,12,11,7,13,15,1,3,14,5,2,8,4},    
35.         {3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14}    
36.     },  
37.     {    
38.         {2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9},    
39.         {14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6},    
40.         {4,2,1,11,10,13,7,8,15,9,12,5,6,3,0,14},    
41.         {11,8,12,7,1,14,2,13,6,15,0,9,10,4,5,3}    
42.     },  
43.     {    
44.         {12,1,10,15,9,2,6,8,0,13,3,4,14,7,5,11},    
45.         {10,15,4,2,7,12,9,5,6,1,13,14,0,11,3,8},    
46.         {9,14,15,5,2,8,12,3,7,0,4,10,1,13,11,6},    
47.         {4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13}    
48.     },   
49.     {    
50.         {4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1},    
51.         {13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6},    
52.         {1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2},    
53.         {6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12}    
54.     },   
55.     {    
56.         {13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7},    
57.         {1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2},    
58.         {7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8},    
59.         {2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11}    
60.     }   
61. };  
62.   
63. // P置换，32位 -> 32位  
64. int P[] = {16,  7, 20, 21,  
65.            29, 12, 28, 17,  
66.             1, 15, 23, 26,  
67.             5, 18, 31, 10,  
68.             2,  8, 24, 14,  
69.            32, 27,  3,  9,  
70.            19, 13, 30,  6,  
71.            22, 11,  4, 25 };  

4） 尾置换IP^-1

合并 L₁₆ 和 R₁₆ 得到一个 64 位的数据，再经过尾置换后得到的就是 64 位的密文。注意：要将 L₁₆和 R₁₆ 合并成 R₁₆L₁₆（即左右互换）。尾置换表IP-1如下：

[cpp] view plain copy

1. // 尾置换表  
2. int IP_1[] = {40, 8, 48, 16, 56, 24, 64, 32,  
3.               39, 7, 47, 15, 55, 23, 63, 31,  
4.               38, 6, 46, 14, 54, 22, 62, 30,  
5.               37, 5, 45, 13, 53, 21, 61, 29,  
6.               36, 4, 44, 12, 52, 20, 60, 28,  
7.               35, 3, 43, 11, 51, 19, 59, 27,  
8.               34, 2, 42, 10, 50, 18, 58, 26,  
9.               33, 1, 41,  9, 49, 17, 57, 25};  

OK！现在我们可以回到本文的开头，去看看 DES 算法的整体流程图，思路就已经很清楚了。

二、C++实现

在 DES 算法的实现中，我用 C++ STL 中的bitset来操作二进制位，另外，这里我没有考虑时间和空间的优化。下面是对一个 64 位数据进行加密解密的源代码：

[cpp] view plain copy

1. /*************************************************************************  
2.     > File Name: Des.cpp 
3.     > Author: SongLee  
4.     > E-mail: [e-mail]  
5.     > Created Time: 2014年06月01日 星期日 19时46分32秒  
6.     > Personal Blog: http://songlee24.github.com  
7.  ************************************************************************/  
8. #include <iostream>  
9. #include <fstream>  
10. #include <bitset>  
11. #include <string>  
12. using namespace std;  
13.   
14. bitset<64> key;                // 64位密钥  
15. bitset<48> subKey[16];         // 存放16轮子密钥  
16.   
17. // 初始置换表  
18. int IP[] = {58, 50, 42, 34, 26, 18, 10, 2,  
19.             60, 52, 44, 36, 28, 20, 12, 4,  
20.             62, 54, 46, 38, 30, 22, 14, 6,  
21.             64, 56, 48, 40, 32, 24, 16, 8,  
22.             57, 49, 41, 33, 25, 17, 9,  1,  
23.             59, 51, 43, 35, 27, 19, 11, 3,  
24.             61, 53, 45, 37, 29, 21, 13, 5,  
25.             63, 55, 47, 39, 31, 23, 15, 7};  
26.   
27. // 结尾置换表  
28. int IP_1[] = {40, 8, 48, 16, 56, 24, 64, 32,  
29.               39, 7, 47, 15, 55, 23, 63, 31,  
30.               38, 6, 46, 14, 54, 22, 62, 30,  
31.               37, 5, 45, 13, 53, 21, 61, 29,  
32.               36, 4, 44, 12, 52, 20, 60, 28,  
33.               35, 3, 43, 11, 51, 19, 59, 27,  
34.               34, 2, 42, 10, 50, 18, 58, 26,  
35.               33, 1, 41,  9, 49, 17, 57, 25};  
36.   
37. /*------------------下面是生成密钥所用表-----------------*/  
38.   
39. // 密钥置换表，将64位密钥变成56位  
40. int PC_1[] = {57, 49, 41, 33, 25, 17, 9,  
41.                1, 58, 50, 42, 34, 26, 18,  
42.               10,  2, 59, 51, 43, 35, 27,  
43.               19, 11,  3, 60, 52, 44, 36,  
44.               63, 55, 47, 39, 31, 23, 15,  
45.                7, 62, 54, 46, 38, 30, 22,  
46.               14,  6, 61, 53, 45, 37, 29,  
47.               21, 13,  5, 28, 20, 12,  4};   
48.   
49. // 压缩置换，将56位密钥压缩成48位子密钥  
50. int PC_2[] = {14, 17, 11, 24,  1,  5,  
51.                3, 28, 15,  6, 21, 10,  
52.               23, 19, 12,  4, 26,  8,  
53.               16,  7, 27, 20, 13,  2,  
54.               41, 52, 31, 37, 47, 55,  
55.               30, 40, 51, 45, 33, 48,  
56.               44, 49, 39, 56, 34, 53,  
57.               46, 42, 50, 36, 29, 32};  
58.   
59. // 每轮左移的位数  
60. int shiftBits[] = {1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1};  
61.   
62. /*------------------下面是密码函数 f 所用表-----------------*/  
63.   
64. // 扩展置换表，将 32位 扩展至 48位  
65. int E[] = {32,  1,  2,  3,  4,  5,  
66.             4,  5,  6,  7,  8,  9,  
67.             8,  9, 10, 11, 12, 13,  
68.            12, 13, 14, 15, 16, 17,  
69.            16, 17, 18, 19, 20, 21,  
70.            20, 21, 22, 23, 24, 25,  
71.            24, 25, 26, 27, 28, 29,  
72.            28, 29, 30, 31, 32,  1};  
73.   
74. // S盒，每个S盒是4x16的置换表，6位 -> 4位  
75. int S_BOX[8][4][16] = {  
76.     {    
77.         {14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7},    
78.         {0,15,7,4,14,2,13,1,10,6,12,11,9,5,3,8},    
79.         {4,1,14,8,13,6,2,11,15,12,9,7,3,10,5,0},   
80.         {15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13}   
81.     },  
82.     {    
83.         {15,1,8,14,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10},    
84.         {3,13,4,7,15,2,8,14,12,0,1,10,6,9,11,5},   
85.         {0,14,7,11,10,4,13,1,5,8,12,6,9,3,2,15},    
86.         {13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9}    
87.     },   
88.     {    
89.         {10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8},    
90.         {13,7,0,9,3,4,6,10,2,8,5,14,12,11,15,1},    
91.         {13,6,4,9,8,15,3,0,11,1,2,12,5,10,14,7},    
92.         {1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12}    
93.     },   
94.     {    
95.         {7,13,14,3,0,6,9,10,1,2,8,5,11,12,4,15},    
96.         {13,8,11,5,6,15,0,3,4,7,2,12,1,10,14,9},    
97.         {10,6,9,0,12,11,7,13,15,1,3,14,5,2,8,4},    
98.         {3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14}    
99.     },  
100.     {    
101.         {2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9},    
102.         {14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6},    
103.         {4,2,1,11,10,13,7,8,15,9,12,5,6,3,0,14},    
104.         {11,8,12,7,1,14,2,13,6,15,0,9,10,4,5,3}    
105.     },  
106.     {    
107.         {12,1,10,15,9,2,6,8,0,13,3,4,14,7,5,11},    
108.         {10,15,4,2,7,12,9,5,6,1,13,14,0,11,3,8},    
109.         {9,14,15,5,2,8,12,3,7,0,4,10,1,13,11,6},    
110.         {4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13}    
111.     },   
112.     {    
113.         {4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1},    
114.         {13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6},    
115.         {1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2},    
116.         {6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12}    
117.     },   
118.     {    
119.         {13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7},    
120.         {1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2},    
121.         {7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8},    
122.         {2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11}    
123.     }   
124. };  
125.   
126. // P置换，32位 -> 32位  
127. int P[] = {16,  7, 20, 21,  
128.            29, 12, 28, 17,  
129.             1, 15, 23, 26,  
130.             5, 18, 31, 10,  
131.             2,  8, 24, 14,  
132.            32, 27,  3,  9,  
133.            19, 13, 30,  6,  
134.            22, 11,  4, 25 };  
135.   
136. /**********************************************************************/  
137. /*                                                                    */  
138. /*                            下面是DES算法实现                         */  
139. /*                                                                    */  
140. /**********************************************************************/  
141.   
142. /** 
143.  *  密码函数f，接收32位数据和48位子密钥，产生一个32位的输出             
144.  */  
145. bitset<32> f(bitset<32> R, bitset<48> k)  
146. {  
147.     bitset<48> expandR;  
148.     // 第一步：扩展置换，32 -> 48  
149.     for(int i=0; i<48; ++i)  
150.         expandR[47-i] = R[32-E[i]];  
151.     // 第二步：异或  
152.     expandR = expandR ^ k;  
153.     // 第三步：查找S_BOX置换表  
154.     bitset<32> output;  
155.     int x = 0;  
156.     for(int i=0; i<48; i=i+6)  
157.     {  
158.         int row = expandR[47-i]*2 + expandR[47-i-5];  
159.         int col = expandR[47-i-1]*8 + expandR[47-i-2]*4 + expandR[47-i-3]*2 + expandR[47-i-4];  
160.         int num = S_BOX[i/6][row][col];  
161.         bitset<4> binary(num);  
162.         output[31-x] = binary[3];  
163.         output[31-x-1] = binary[2];  
164.         output[31-x-2] = binary[1];  
165.         output[31-x-3] = binary[0];  
166.         x += 4;  
167.     }  
168.     // 第四步：P-置换，32 -> 32  
169.     bitset<32> tmp = output;  
170.     for(int i=0; i<32; ++i)  
171.         output[31-i] = tmp[32-P[i]];  
172.     return output;  
173. }  
174.   
175. /** 
176.  *  对56位密钥的前后部分进行左移 
177.  */  
178. bitset<28> leftShift(bitset<28> k, int shift)  
179. {  
180.     bitset<28> tmp = k;  
181.     for(int i=27; i>=0; --i)  
182.     {  
183.         if(i-shift<0)  
184.             k[i] = tmp[i-shift+28];  
185.         else  
186.             k[i] = tmp[i-shift];  
187.     }  
188.     return k;  
189. }  
190.   
191. /** 
192.  *  生成16个48位的子密钥 
193.  */  
194. void generateKeys()   
195. {  
196.     bitset<56> realKey;  
197.     bitset<28> left;  
198.     bitset<28> right;  
199.     bitset<48> compressKey;  
200.     // 去掉奇偶标记位，将64位密钥变成56位  
201.     for (int i=0; i<56; ++i)  
202.         realKey[55-i] = key[64 - PC_1[i]];  
203.     // 生成子密钥，保存在 subKeys[16] 中  
204.     for(int round=0; round<16; ++round)   
205.     {  
206.         // 前28位与后28位  
207.         for(int i=28; i<56; ++i)  
208.             left[i-28] = realKey[i];  
209.         for(int i=0; i<28; ++i)  
210.             right[i] = realKey[i];  
211.         // 左移  
212.         left = leftShift(left, shiftBits[round]);  
213.         right = leftShift(right, shiftBits[round]);  
214.         // 压缩置换，由56位得到48位子密钥  
215.         for(int i=28; i<56; ++i)  
216.             realKey[i] = left[i-28];  
217.         for(int i=0; i<28; ++i)  
218.             realKey[i] = right[i];  
219.         for(int i=0; i<48; ++i)  
220.             compressKey[47-i] = realKey[56 - PC_2[i]];  
221.         subKey[round] = compressKey;  
222.     }  
223. }  
224.   
225. /** 
226.  *  工具函数：将char字符数组转为二进制 
227.  */  
228. bitset<64> charToBitset(const char s[8])  
229. {  
230.     bitset<64> bits;  
231.     for(int i=0; i<8; ++i)  
232.         for(int j=0; j<8; ++j)  
233.             bits[i*8+j] = ((s[i]>>j) & 1);  
234.     return bits;  
235. }  
236.   
237. /** 
238.  *  DES加密 
239.  */  
240. bitset<64> encrypt(bitset<64>& plain)  
241. {  
242.     bitset<64> cipher;  
243.     bitset<64> currentBits;  
244.     bitset<32> left;  
245.     bitset<32> right;  
246.     bitset<32> newLeft;  
247.     // 第一步：初始置换IP  
248.     for(int i=0; i<64; ++i)  
249.         currentBits[63-i] = plain[64-IP[i]];  
250.     // 第二步：获取 Li 和 Ri  
251.     for(int i=32; i<64; ++i)  
252.         left[i-32] = currentBits[i];  
253.     for(int i=0; i<32; ++i)  
254.         right[i] = currentBits[i];  
255.     // 第三步：共16轮迭代  
256.     for(int round=0; round<16; ++round)  
257.     {  
258.         newLeft = right;  
259.         right = left ^ f(right,subKey[round]);  
260.         left = newLeft;  
261.     }  
262.     // 第四步：合并L16和R16，注意合并为 R16L16  
263.     for(int i=0; i<32; ++i)  
264.         cipher[i] = left[i];  
265.     for(int i=32; i<64; ++i)  
266.         cipher[i] = right[i-32];  
267.     // 第五步：结尾置换IP-1  
268.     currentBits = cipher;  
269.     for(int i=0; i<64; ++i)  
270.         cipher[63-i] = currentBits[64-IP_1[i]];  
271.     // 返回密文  
272.     return cipher;  
273. }  
274.   
275. /** 
276.  *  DES解密 
277.  */  
278. bitset<64> decrypt(bitset<64>& cipher)  
279. {  
280.     bitset<64> plain;  
281.     bitset<64> currentBits;  
282.     bitset<32> left;  
283.     bitset<32> right;  
284.     bitset<32> newLeft;  
285.     // 第一步：初始置换IP  
286.     for(int i=0; i<64; ++i)  
287.         currentBits[63-i] = cipher[64-IP[i]];  
288.     // 第二步：获取 Li 和 Ri  
289.     for(int i=32; i<64; ++i)  
290.         left[i-32] = currentBits[i];  
291.     for(int i=0; i<32; ++i)  
292.         right[i] = currentBits[i];  
293.     // 第三步：共16轮迭代（子密钥逆序应用）  
294.     for(int round=0; round<16; ++round)  
295.     {  
296.         newLeft = right;  
297.         right = left ^ f(right,subKey[15-round]);  
298.         left = newLeft;  
299.     }  
300.     // 第四步：合并L16和R16，注意合并为 R16L16  
301.     for(int i=0; i<32; ++i)  
302.         plain[i] = left[i];  
303.     for(int i=32; i<64; ++i)  
304.         plain[i] = right[i-32];  
305.     // 第五步：结尾置换IP-1  
306.     currentBits = plain;  
307.     for(int i=0; i<64; ++i)  
308.         plain[63-i] = currentBits[64-IP_1[i]];  
309.     // 返回明文  
310.     return plain;  
311. }  
312.   
313.   
314. /**********************************************************************/  
315. /* 测试：                                                             */  
316. /*     1.将一个 64 位的字符串加密， 把密文写入文件 a.txt                  */  
317. /*     2.读取文件 a.txt 获得 64 位密文，解密之后再写入 b.txt              */  
318. /**********************************************************************/  
319.   
320. int main() {  
321.     string s = "romantic";  
322.     string k = "12345678";  
323.     bitset<64> plain = charToBitset(s.c_str());  
324.     key = charToBitset(k.c_str());  
325.     // 生成16个子密钥  
326.     generateKeys();     
327.     // 密文写入 a.txt  
328.     bitset<64> cipher = encrypt(plain);  
329.     fstream file1;  
330.     file1.open("D://a.txt", ios::binary | ios::out);  
331.     file1.write((char*)&cipher,sizeof(cipher));  
332.     file1.close();  
333.   
334.     // 读文件 a.txt  
335.     bitset<64> temp;  
336.     file1.open("D://a.txt", ios::binary | ios::in);  
337.     file1.read((char*)&temp, sizeof(temp));  
338.     file1.close();  
339.   
340.     // 解密，并写入文件 b.txt  
341.     bitset<64> temp_plain = decrypt(temp);  
342.     file1.open("D://b.txt", ios::binary | ios::out);  
343.     file1.write((char*)&temp_plain,sizeof(temp_plain));  
344.     file1.close();  
345.   
346.     return 0;  
347. }  

运行结果（VS2012）：

那么，在对 64 位的数据加解密成功以后，对文件的加解密就很简单了！只需要每次读 64 位，加密以后，将 64 位的密文写入另外一个文件…..如此循环，直到文件尾。下面是对一张图片进行加密和解密的测试代码：

[cpp] view plain copy

1. int main() {  
2.     string k = "12345678";  
3.     key = charToBitset(k.c_str());  
4.     generateKeys();   // 生成16个子密钥  
5.   
6.     // 将文件 flower.jpg 加密到 cipher.txt 中  
7.     ifstream in;  
8.     ofstream out;  
9.     in.open("D://flower.jpg", ios::binary);  
10.     out.open("D://cipher.txt", ios::binary);  
11.     bitset<64> plain;  
12.     while(in.read((char*)&plain, sizeof(plain)))  
13.     {  
14.         bitset<64> cipher  = encrypt(plain);  
15.         out.write((char*)&cipher, sizeof(cipher));  
16.         plain.reset();  // 置0  
17.     }  
18.     in.close();  
19.     out.close();  
20.   
21.     // 解密 cipher.txt，并写入图片 flower1.jpg  
22.     in.open("D://cipher.txt", ios::binary);  
23.     out.open("D://flower1.jpg", ios::binary);  
24.     while(in.read((char*)&plain, sizeof(plain)))  
25.     {  
26.         bitset<64> temp  = decrypt(plain);  
27.         out.write((char*)&temp, sizeof(temp));  
28.         plain.reset();  // 置0  
29.     }  
30.     in.close();  
31.     out.close();  
32.   
33.     return 0;  
34. }  

（全文完）

转自：http://blog.csdn.net/lisonglisonglisong/article/details/41777413