RC5 分组密钥算法 C语言实现
来源：互联网 发布：虹吸效应 知乎 编辑：程序博客网 时间：2024/05/03 23:03
/*RC5 C代码实现 w/r/b=32/12/16 基本的RC5 3种算法组成，即密钥扩展算法、加密算法和解密算法。故RC5的C语言实现也由以下几个部分构成。 1、 参数的定义 */ #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <string.h> #include <math.h> int w=32;//字长 32bit 4字节 int r=12;//12;//加密轮数12 int b=16;//主密钥(字节为单位8bit)个数 这里有16个int t=26;//2*r+2=12*2+2=26 int c=4; //主密钥个数*8/w = 16*8/32 typedef unsigned long int FOURBYTEINT;//四字节 typedef unsigned short int TWOBYTEINT;//2字节 typedef unsigned char BYTE; void InitialKey(unsigned char* KeyK,int b); void generateChildKey(unsigned char* KeyK,FOURBYTEINT* ChildKeyS); void Encipher(FOURBYTEINT* In,FOURBYTEINT* Out,FOURBYTEINT* S); void Decipher(FOURBYTEINT* In,FOURBYTEINT* Out,FOURBYTEINT* S); #define NoOfData 4 /**2、循环移位函数 由于在生成子密钥，加密，解密过程中都要进行循环移位，故要首先定义循环以为函数。 * 循环左移和右移函数 * x : 被循环的数 * y : 将要循环的位数 */ #define ROTL(x,y) (((x)<<(y&(w-1))) | ((x)>>(w-(y&(w-1))))) #define ROTR(x,y) (((x)>>(y&(w-1))) | ((x)<<(w-(y&(w-1))))) /**3、 初始密钥产生函数 生成一个初始的长度为b字节的密钥。 产生初始密钥的函数 */ void InitialKey(unsigned char* KeyK,int b) { int i,j;int intiSeed=3; for( i=0;i<b;i++)//初始化 { KeyK[i]=0; } KeyK[0]=intiSeed;printf("初始主密钥(16字节共128位)：%.2lx ",KeyK[0]); for(j=1;j<b;j++)//生成 { KeyK[j] = (BYTE)( (int)pow(3,j)%(255-j) ); //pow(x,y) x^y: 2^3=8printf("%.2X ",KeyK[j]); //KeyK[j] = (BYTE) ( ((int)(pow(double(3),j))%(255-j))); } printf("\n");} /**4、 密钥扩展函数 由于需加密r轮，每轮需要两个子密钥，所以需要密钥扩展函数根据初始密钥来扩展出2r+2个子密钥。 产生子密钥的函数 */ void generateChildKey(unsigned char* KeyK,FOURBYTEINT* ChildKeyS) { //const double e = 2.718281828459; //const double Phia = 1.618033988749; int PW = 0xB7E15163;//0xb7e1; int QW = 0x9E3779B9;//0x9e37;//genggai int i; int u =w/8;// b/8; FOURBYTEINT A,B,X,Y; FOURBYTEINT L[4]; //c=16*8/32A=B=X=Y=0; //初始化数组S ChildKeyS[0]=PW; printf("\n初始子密钥（没有主密钥的参与）：\n%.8X ", ChildKeyS[0]); for (i=1;i<t;i++) //t=26 { if(i%13==0)printf("\n"); ChildKeyS[i]=(ChildKeyS[i-1]+ QW); printf("%.8X ", ChildKeyS[i]); } printf("\n"); //将K数组转换为L数组 for(i=0;i<c;i++)//初始化L数组c=8 { L[i]=0; } for (i=b-1;i!=-1; i--)//b=16 转换主密钥数组（16个 单位为8bit）为L数组（8个单位为16bit），数组L每一元素长为16bit，数组K每一元素长为8bit { L[i/u] = (L[i/u]<<8)+KeyK[i]; } printf("\n把主密钥变换为4字节单位：\n"); for (i=0;i<c;i++)//16进制输出gaidong { printf("%.8X ",L[i]); } printf("\n\n"); //产生子密钥，存储在ChildKeyS中 for(i=0;i<3*t;i++) { X = ChildKeyS[A] = ROTL(ChildKeyS[A]+X+Y,3); A = (A+1) % t; Y = L[B] = ROTL(L[B]+X+Y,(X+Y)); B = (B+1) % c; } printf("生成的子密钥（初始主密钥参与和初始子密钥也参与）："); for (i=0;i<t;i++)//16进制输出 { if(i%13==0)printf("\n"); printf("%.8X ",ChildKeyS[i]); } printf("\n\n"); } /**5、 加密函数 加密函数 */ void Encipher(FOURBYTEINT * In,FOURBYTEINT * Out,FOURBYTEINT* S) { FOURBYTEINT X,Y; //定义两个16位存储器 int i,j; for(j=0;j<NoOfData;j+=2) { X = In[j]+S[0]; //In[j]+S[0]; Y = In[j+1]+S[1]; //In[j+1]+S[1]; for( i=1;i<=r;i++) { X=ROTL((X^Y),Y) + S[2*i]; // X=ROTL((X^Y),Y) + S[2*i]; 异或，循环移位，相加 //ROTL(x,y) (((x)<<(y&(w-1))) | ((x)>>(w-(y&(w-1))))) Y=ROTL((Y^X),X) + S[2*i+1]; //Y=ROTL((Y^X),X) + S[2*i+1]; } Out[j]=X; Out[j+1]=Y; //密文 } } /**6、 解密函数 解密函数 */ void Decipher(FOURBYTEINT* In,FOURBYTEINT* Out,FOURBYTEINT* S) { int i=0,j; FOURBYTEINT X,Y; for(j=0;j<NoOfData;j+=2) { X = In[j]; Y = In[j+1]; for(i=r;i>0;i--) { Y = ROTR(Y-S[2*i+1],X)^X; //Y = ROTR(Y-S[2*i+1],X)^X;相减，循环移位，异或 //ROTR(x,y) (((x)>>(y&(w-1))) | ((x)<<(w-(y&(w-1))))) X = ROTR(X-S[2*i],Y)^Y; // X = ROTR(X-S[2*i],Y)^Y; } Out[j]=X - S[0]; //Out[j]=X - S[0]; Out[j+1]=Y - S[1]; //明文 Out[j+1]=Y - S[1]; } } /**7、 主函数测试 主函数 */ int main(void) { int k; FOURBYTEINT ChildKeyS[2*12+2]; // r=12 子密钥个数为26 FOURBYTEINT ChildKey1[26]; // BYTE KeyK[16]; //8bit=byte 16=b 主密钥共16字节 FOURBYTEINT Source[]={0xfffff2fe,0x56211681,0xee111560,0x44575555}; //测试明文 FOURBYTEINT Dest[NoOfData]; //用来存储密文 FOURBYTEINT Data[NoOfData]={0}; //用来存储解密后的密文 InitialKey(KeyK,b);//生成初始密钥 generateChildKey(KeyK,ChildKeyS); //根据初始密钥生成子密钥 printf("加密以前的明文:"); for (k=0;k<NoOfData;k++) { if (k%2==0){printf(" ");} printf("%.8X ",Source[k]); //16进制输出 } printf("\n"); for(k=0;k<26;k++) { //************************************有问题 ChildKey1[k]=ChildKeyS[k];//如果此处自定义简单的数值为加密密钥，则可以解密出密文 } Encipher(Source,Dest,ChildKey1); //加密 printf("\n"); printf("加密以后的密文:"); for (k=0;k<NoOfData;k++) { if (k%2==0){printf(" ");} printf("%.8X ",Dest[k]); } printf("\n"); Decipher(Dest,Data,ChildKey1); //解密 printf("解密以后的明文:"); for (k=0;k<NoOfData;k++) { if (k%2==0){printf(" ");} printf("%.8X ",Data[k]); } printf("\n"); //printf("sizeof unsigned short int: %d",sizeof(unsigned short int)); // system("pause\n"); } ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////*RC5 C代码实现 w/r/b=16/12/16 基本的RC5 3种算法组成，即密钥扩展算法、加密算法和解密算法。故RC5的C语言实现也由以下几个部分构成。 1、 参数的定义 */ #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <string.h> #include <math.h> int w=16;//字长 int r=10;//12;//轮数12 int b=16;//密钥字节个数 int t=26;//2*r+2=12*2+2=26 int c=8; //b*8/w = 16*8/16 //typedef unsigned long int FOURBYTEINT;//四字节 typedef unsigned short int TWOBYTEINT;//2字节 typedef unsigned char BYTE; void InitialKey(unsigned char* KeyK,int b); void generateChildKey(unsigned char* KeyK,TWOBYTEINT* ChildKeyS); void Encipher(TWOBYTEINT* In,TWOBYTEINT* Out,TWOBYTEINT* S); void Decipher(TWOBYTEINT* In,TWOBYTEINT* Out,TWOBYTEINT* S); #define NoOfData 4 /**2、循环移位函数 由于在生成子密钥，加密，解密过程中都要进行循环移位，故要首先定义循环以为函数。 * 循环左移和右移函数 * x : 被循环的数 * y : 将要循环的位数 */ #define ROTL(x,y) (((x)<<(y&(w-1))) | ((x)>>(w-(y&(w-1))))) #define ROTR(x,y) (((x)>>(y&(w-1))) | ((x)<<(w-(y&(w-1))))) /**3、 初始密钥产生函数 生成一个初始的长度为b字节的密钥。 产生初始密钥的函数 */ void InitialKey(unsigned char* KeyK,int b) { int i,j;int intiSeed=3; for( i=0;i<b;i++)//初始化 { KeyK[i]=0; } KeyK[0]=intiSeed;printf("初始主密钥(16字节共128位)：%.2lx ",KeyK[0]); for(j=1;j<b;j++)//生成 { KeyK[j] = (BYTE)( (int)pow(3,j)%(255-j) ); //pow(x,y) x^y: 2^3=8printf("%.2X ",KeyK[j]); //KeyK[j] = (BYTE) ( ((int)(pow(double(3),j))%(255-j))); } printf("\n");} /**4、 密钥扩展函数 由于需加密r轮，每轮需要两个子密钥，所以需要密钥扩展函数根据初始密钥来扩展出2r+2个子密钥。 产生子密钥的函数 */ void generateChildKey(unsigned char* KeyK,TWOBYTEINT* ChildKeyS) { //const double e = 2.718281828459; //const double Phia = 1.618033988749; int PW = 0xb7e1; int QW = 0x9e37;//genggai int i; int u = w/8; TWOBYTEINT A,B,X,Y; TWOBYTEINT L[8]; //c=b*8/w=8A=B=X=Y=0; //初始化数组S ChildKeyS[0]=PW; printf("\n初始子密钥（没有主密钥的参与）：\n%.4lx ", ChildKeyS[0]); for (i=1;i<t;i++) //t=26 { if(i%13==0)printf("\n"); ChildKeyS[i]=(ChildKeyS[i-1]+ QW); printf("%.4X ", ChildKeyS[i]); } printf("\n"); //将K数组转换为L数组 for(i=0;i<c;i++)//初始化L数组c=8 { L[i]=0; } for (i=b-1;i!=-1; i--)//b=16 转换主密钥数组（16个 单位为8bit）为L数组（8个单位为16bit），数组L每一元素长为16bit，数组K每一元素长为8bit { L[i/u] = (L[i/u]<<8)+KeyK[i]; } printf("\n把主密钥变换为2字节单位：\n"); for (i=0;i<c;i++)//16进制输出gaidong { printf("%.4X ",L[i]); } printf("\n\n"); //产生子密钥，存储在ChildKeyS中 for(i=0;i<3*t;i++) { X = ChildKeyS[A] = ROTL(ChildKeyS[A]+X+Y,3); A = (A+1) % t; Y = L[B] = ROTL(L[B]+X+Y,(X+Y)); B = (B+1) % c; } printf("生成的子密钥（初始主密钥参与和初始子密钥也参与）："); for (i=0;i<t;i++)//16进制输出 { if(i%13==0)printf("\n"); printf("%.4X ",ChildKeyS[i]); } printf("\n\n"); } /**5、 加密函数 加密函数 */ void Encipher(TWOBYTEINT * In,TWOBYTEINT * Out,TWOBYTEINT* S) { TWOBYTEINT X,Y; //定义两个16位存储器 int i,j; for(j=0;j<NoOfData;j+=2) { X = In[j]+S[0]; //In[j]+S[0]; Y = In[j+1]+S[1]; //In[j+1]+S[1]; for( i=1;i<=r;i++) { X=ROTL((X^Y),Y) + S[2*i]; // X=ROTL((X^Y),Y) + S[2*i]; 异或，循环移位，相加 //ROTL(x,y) (((x)<<(y&(w-1))) | ((x)>>(w-(y&(w-1))))) Y=ROTL((Y^X),X) + S[2*i+1]; //Y=ROTL((Y^X),X) + S[2*i+1]; } Out[j]=X; Out[j+1]=Y; //密文 } } /**6、 解密函数 解密函数 */ void Decipher(TWOBYTEINT* In,TWOBYTEINT* Out,TWOBYTEINT* S) { int i=0,j; TWOBYTEINT X,Y; for(j=0;j<NoOfData;j+=2) { X = In[j]; Y = In[j+1]; for(i=r;i>0;i--) { //***********重要*****************一定要强制转换为unsigned short int 否则循环右移出错 Y = ROTR((unsigned short int)(Y-S[2*i+1]),X)^X; //Y = ROTR(Y-S[2*i+1],X)^X;相减，循环移位，异或 //ROTR(x,y) (((x)>>(y&(w-1))) | ((x)<<(w-(y&(w-1))))) X = ROTR((unsigned short int)(X-S[2*i]),Y)^Y; // X = ROTR(X-S[2*i],Y)^Y; } Out[j]=X - S[0]; //Out[j]=X - S[0]; Out[j+1]=Y - S[1]; //明文 Out[j+1]=Y - S[1]; } } /**7、 主函数测试 主函数 */ int main(void) { unsigned int aa=0xffffFFF1;unsigned int bb=0xffffFFF2;unsigned int cc;int k; TWOBYTEINT ChildKeyS[2*12+2]; // r=12 子密钥个数为26 TWOBYTEINT ChildKey1[26]; // BYTE KeyK[16]; //8bit=byte 16=b 主密钥共16字节 TWOBYTEINT Source[]={25142,1681,11561,5555}; //测试明文 TWOBYTEINT Dest[NoOfData]; //用来存储密文 TWOBYTEINT Data[NoOfData]={0}; //用来存储解密后的密文 InitialKey(KeyK,b);//生成初始密钥 generateChildKey(KeyK,ChildKeyS); //根据初始密钥生成子密钥 printf("加密以前的明文:"); for (k=0;k<NoOfData;k++) { printf("%.4lX ",Source[k]); //16进制输出 } printf("\n"); for(k=0;k<26;k++) { //************************************有问题 ChildKey1[k]=ChildKeyS[k];//如果此处自定义简单的数值为加密密钥，则可以解密出密文 // printf("%.4lX ",ChildKey1[k]); } Encipher(Source,Dest,ChildKey1); //加密 printf("\n"); printf("加密以后的密文:"); for (k=0;k<NoOfData;k++) { printf("%.4lX ",Dest[k]); } printf("\n"); Decipher(Dest,Data,ChildKey1); //解密 printf("解密以后的明文:"); for (k=0;k<NoOfData;k++) { printf("%.4lX ",Data[k]); } printf("\n"); cc=aa+bb; // printf("\n%16X\n",cc); // printf("%8X\n",(cc-aa)); //printf("sizeof unsigned short int: %d",sizeof(unsigned short int)); // system("pause\n"); } 0 0
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