C语言实现DES,3DES以及基于3DES的文件加密系统
2024-05-15 01:49:00
C语言实现3DES文件加密系统
- DES算法
- 密钥操作
- 明文操作
- 3DES算法
- C语言代码实现
- 代码效果展示
DES算法
DES（数据加密标准）是一种分组密码。明文，密文和密钥的分组长度都是64位。
DES算法是一种对称加密，通过同一组秘钥进行加密和解密。利用64位秘钥对64位数据进行加密生成一组新的64位数据，其中的转换都是利用统一的表格数组对秘钥和数据转换。
密钥操作
①64 位密钥通过置换选择 1 得到 56 位密钥。置换选择 1 的作用有两个：一是从 64 位密钥 中去掉 8 个就校验位；二是把其余 56 位密钥重新打乱，且将前 28 位作为 L0，后 28 位作为 R0。
置换矩阵如下：（以 57 为例，代表原密钥第 57 位，后同）
int TBL_PC_1[56]={
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
};
②将 56 位密钥分为左右 28 位子密钥 L0，R0。对 L0，R0 分别进行循环左移，获得 16 组 28 位子密钥。
循环左移位数表：
const int TBL_MOVE[16]={1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1};
③将循环左移得到的 32 组左、右 28 位子密钥相合，得到 16 组 56 位子密钥，再通过置换选 择 2 得到 16 组 48 位子密钥 Ki，i=1,……,16。
置换矩阵如下：
int TBL_PC_2[48]={
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
};
明文操作
①64 位明文通过初始置换打乱顺序。
初始置换IP如下：
int TBL_IP[64]={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 };
②将打乱顺序后的明文分为左右两份 L0、R0，各 32 位，进行加密迭代，其框图如下：
其过程为：将Ri-1赋值给Li，i=1,2,……,16，同时作为输入，经过选择运算E扩展得到48位结果。
扩展矩阵如下：
int TBL_EXT[48]={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
};
再将获得到的结果与48位子密钥Ki进行异或得到新的48位数据，(如果是解密的话，则和子密钥K16-i进行异或)，送入S盒。将此48位数据以6位为单位分作8个单位，取每个单位第一位和最后一位作为S盒行号，中间四位作为S盒列号。以101011为例，行号为11，列号为0101。于是共取S盒8个数据，每个数据占4位，即能够合并得到32位的结果。
S盒如下：
int TBL_S1[4][16]={{14, 4, 13, 1, 2, 15, 11, 8, 3, 10, 6, 12, 5, 9, 0, 7},{ 0, 15, 7, 4, 14, 2, 13, 1, 10, 6, 12, 11, 9, 5, 3, 8},{ 4, 1, 14, 8, 13, 6, 2, 11, 15, 12, 9, 7, 3, 10, 5, 0},{15, 12, 8, 2, 4, 9, 1, 7, 5, 11, 3, 14, 10, 0, 6, 13}
};int TBL_S2[4][16]={{15, 1, 8, 14, 6, 11, 3, 4, 9, 7, 2, 13, 12, 0, 5, 10},{ 3, 13, 4, 7, 15, 2, 8, 14, 12, 0, 1, 10, 6, 9, 11, 5},{ 0, 14, 7, 11, 10, 4, 13, 1, 5, 8, 12, 6, 9, 3, 2, 15},{13, 8, 10, 1, 3, 15, 4, 2, 11, 6, 7, 12, 0, 5, 14, 9}
};int TBL_S3[4][16]={{10, 0, 9, 14, 6, 3, 15, 5, 1, 13, 12, 7, 11, 4, 2, 8},{13, 7, 0, 9, 3, 4, 6, 10, 2, 8, 5, 14, 12, 11, 15, 1},{13, 6, 4, 9, 8, 15, 3, 0, 11, 1, 2, 12, 5, 10, 14, 7},{ 1, 10, 13, 0, 6, 9, 8, 7, 4, 15, 14, 3, 11, 5, 2, 12}
};int TBL_S4[4][16]={{ 7, 13, 14, 3, 0, 6, 9, 10, 1, 2, 8, 5, 11, 12, 4, 15},{13, 8, 11, 5, 6, 15, 0, 3, 4, 7, 2, 12, 1, 10, 14, 9},{10, 6, 9, 0, 12, 11, 7, 13, 15, 1, 3, 14, 5, 2, 8, 4},{ 3, 15, 0, 6, 10, 1, 13, 8, 9, 4, 5, 11, 12, 7, 2, 14}
};int TBL_S5[4][16]={{ 2, 12, 4, 1, 7, 10, 11, 6, 8, 5, 3, 15, 13, 0, 14, 9},{14, 11, 2, 12, 4, 7, 13, 1, 5, 0, 15, 10, 3, 9, 8, 6},{ 4, 2, 1, 11, 10, 13, 7, 8, 15, 9, 12, 5, 6, 3, 0, 14},{11, 8, 12, 7, 1, 14, 2, 13, 6, 15, 0, 9, 10, 4, 5, 3}
};int TBL_S6[4][16]={{12, 1, 10, 15, 9, 2, 6, 8, 0, 13, 3, 4, 14, 7, 5, 11},{10, 15, 4, 2, 7, 12, 9, 5, 6, 1, 13, 14, 0, 11, 3, 8},{ 9, 14, 15, 5, 2, 8, 12, 3, 7, 0, 4, 10, 1, 13, 11, 6},{ 4, 3, 2, 12, 9, 5, 15, 10, 11, 14, 1, 7, 6, 0, 8, 13}
};int TBL_S7[4][16]={{ 4, 11, 2, 14, 15, 0, 8, 13, 3, 12, 9, 7, 5, 10, 6, 1},{13, 0, 11, 7, 4, 9, 1, 10, 14, 3, 5, 12, 2, 15, 8, 6},{ 1, 4, 11, 13, 12, 3, 7, 14, 10, 15, 6, 8, 0, 5, 9, 2},{ 6, 11, 13, 8, 1, 4, 10, 7, 9, 5, 0, 15, 14, 2, 3, 12}
};int TBL_S8[4][16]={{13, 2, 8, 4, 6, 15, 11, 1, 10, 9, 3, 14, 5, 0, 12, 7},{ 1, 15, 13, 8, 10, 3, 7, 4, 12, 5, 6, 11, 0, 14, 9, 2},{ 7, 11, 4, 1, 9, 12, 14, 2, 0, 6, 10, 13, 15, 3, 5, 8},{ 2, 1, 14, 7, 4, 10, 8, 13, 15, 12, 9, 0, 3, 5, 6, 11}
};将得到的32位结果进行置换运算打乱顺序。
置换运算P如下：
int TBL_P[32]={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
};
最终将打乱顺序后的32位数据与Li-1进行异或运算，得到Ri。至此，一轮加密迭代结束。
经过16轮加密迭代最终得到L16和R16两个32位数据，以R16作为左32位，L16作为右32位，合并得到64位数据。
③将上述经过16轮加密迭代得到的64位数据进行逆初始置换IPr即得到最终密文（或者是解密出明文）。
逆初始置换IPr如下:
int TBL_IPR[64]={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
};
3DES算法
3DES（或称为Triple DES）是三重数据加密算法（TDEA，Triple Data Encryption Algorithm）块密码的通称。它相当于是对每个数据块应用三次DES加密算法。
由于计算机运算能力的增强，原版DES密码的密钥长度变得容易被暴力破解；3DES即是设计用来提供一种相对简单的方法，即通过增加DES的密钥长度来避免类似的攻击，而不是设计一种全新的块密码算法。
C语言代码实现
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<math.h>
#include<unistd.h>
#include<time.h>#define _ENC_OPT_ 1
#define _DEC_OPT_ 2//密钥第一次置换矩阵
//64位密钥跨过8 16 24 32 40 48 56 64 位取得打乱的56位
int TBL_PC_1[56]={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
};//半截密钥偏移表
//将56位密钥分为左右两段28位，分别左移16次并保存每次的值，再将左右两段合并成
//16组数据
const int TBL_MOVE[16]={1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1
};//密钥第二次置换矩阵
//用上一步偏移后的16组数据，取56位密匙的48位组成16段子密钥
int TBL_PC_2[48]={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
};//IP置换矩阵
//64位明文打乱顺序
int TBL_IP[64]={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
};//扩展矩阵
//分成两段32位左右值，分别拓展成48位，其中有重复位，48位再与48位子密钥进行异或
int TBL_EXT[48]={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
};//8个s盒
//48位数据按6位一段分成8组获得下标取s1-s8表中的值，获取32位数据
//6位数据首位2位一段，中间4位为一段，取第四行第二列值
int TBL_S1[4][16]={{14, 4, 13, 1, 2, 15, 11, 8, 3, 10, 6, 12, 5, 9, 0, 7},{ 0, 15, 7, 4, 14, 2, 13, 1, 10, 6, 12, 11, 9, 5, 3, 8},{ 4, 1, 14, 8, 13, 6, 2, 11, 15, 12, 9, 7, 3, 10, 5, 0},{15, 12, 8, 2, 4, 9, 1, 7, 5, 11, 3, 14, 10, 0, 6, 13}
};int TBL_S2[4][16]={{15, 1, 8, 14, 6, 11, 3, 4, 9, 7, 2, 13, 12, 0, 5, 10},{ 3, 13, 4, 7, 15, 2, 8, 14, 12, 0, 1, 10, 6, 9, 11, 5},{ 0, 14, 7, 11, 10, 4, 13, 1, 5, 8, 12, 6, 9, 3, 2, 15},{13, 8, 10, 1, 3, 15, 4, 2, 11, 6, 7, 12, 0, 5, 14, 9}
};int TBL_S3[4][16]={{10, 0, 9, 14, 6, 3, 15, 5, 1, 13, 12, 7, 11, 4, 2, 8},{13, 7, 0, 9, 3, 4, 6, 10, 2, 8, 5, 14, 12, 11, 15, 1},{13, 6, 4, 9, 8, 15, 3, 0, 11, 1, 2, 12, 5, 10, 14, 7},{ 1, 10, 13, 0, 6, 9, 8, 7, 4, 15, 14, 3, 11, 5, 2, 12}
};int TBL_S4[4][16]={{ 7, 13, 14, 3, 0, 6, 9, 10, 1, 2, 8, 5, 11, 12, 4, 15},{13, 8, 11, 5, 6, 15, 0, 3, 4, 7, 2, 12, 1, 10, 14, 9},{10, 6, 9, 0, 12, 11, 7, 13, 15, 1, 3, 14, 5, 2, 8, 4},{ 3, 15, 0, 6, 10, 1, 13, 8, 9, 4, 5, 11, 12, 7, 2, 14}
};int TBL_S5[4][16]={{ 2, 12, 4, 1, 7, 10, 11, 6, 8, 5, 3, 15, 13, 0, 14, 9},{14, 11, 2, 12, 4, 7, 13, 1, 5, 0, 15, 10, 3, 9, 8, 6},{ 4, 2, 1, 11, 10, 13, 7, 8, 15, 9, 12, 5, 6, 3, 0, 14},{11, 8, 12, 7, 1, 14, 2, 13, 6, 15, 0, 9, 10, 4, 5, 3}
};int TBL_S6[4][16]={{12, 1, 10, 15, 9, 2, 6, 8, 0, 13, 3, 4, 14, 7, 5, 11},{10, 15, 4, 2, 7, 12, 9, 5, 6, 1, 13, 14, 0, 11, 3, 8},{ 9, 14, 15, 5, 2, 8, 12, 3, 7, 0, 4, 10, 1, 13, 11, 6},{ 4, 3, 2, 12, 9, 5, 15, 10, 11, 14, 1, 7, 6, 0, 8, 13}
};int TBL_S7[4][16]={{ 4, 11, 2, 14, 15, 0, 8, 13, 3, 12, 9, 7, 5, 10, 6, 1},{13, 0, 11, 7, 4, 9, 1, 10, 14, 3, 5, 12, 2, 15, 8, 6},{ 1, 4, 11, 13, 12, 3, 7, 14, 10, 15, 6, 8, 0, 5, 9, 2},{ 6, 11, 13, 8, 1, 4, 10, 7, 9, 5, 0, 15, 14, 2, 3, 12}
};int TBL_S8[4][16]={{13, 2, 8, 4, 6, 15, 11, 1, 10, 9, 3, 14, 5, 0, 12, 7},{ 1, 15, 13, 8, 10, 3, 7, 4, 12, 5, 6, 11, 0, 14, 9, 2},{ 7, 11, 4, 1, 9, 12, 14, 2, 0, 6, 10, 13, 15, 3, 5, 8},{ 2, 1, 14, 7, 4, 10, 8, 13, 15, 12, 9, 0, 3, 5, 6, 11}
};//P盒
//8轮s盒查询结果获得的32位，再次进行顺序打乱
int TBL_P[32]={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
};//逆IP置换矩阵
//16轮迭代后，再将左右两段交换，使用逆置换表打乱顺序得到最终加密结果
int TBL_IPR[64]={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
};//该多维数组方便将S盒中的数据转化为2进制字符串
unsigned char agSboxMapList[16][5]={"0000","0001","0010","0011","0100","0101","0110","0111","1000","1001","1010","1011","1100","1101","1110","1111"
};//该函数实现将输入16进制字符串转化为ASCII码，in为输入，out为输出。
//如输入in：313233343536，则out：12345678
int hex_str2bytes(unsigned char*in, unsigned char*out)
{int i=0,j=0;int num=0;int tmp=0;for(i=0;i<strlen((char*)in);i++){if(in[i]<58&&in[i]>47) //0-9tmp=in[i]-48;else if(in[i]<71&&in[i]>64) //A-Ftmp=10+in[i]-65;else if(in[i]<103&&in[i]>96) //a-ftmp=10+in[i]-97;else{printf("Invalid arg!\n");return -1;}if(i%2==0)num=tmp*16;else{num+=tmp;out[j++]=num;}}return 0;
}//该函数实现将输入ASCII码字符串转化为16进制字符串，in为输入，in_len为输入字符串的长度，out为输出。
//如输入in：12345678 in_len：8，则输出out：3132333435363738
int bytes2hex_str(unsigned char*in,int in_len,unsigned char*out)
{int i;for(i=0;i<in_len;i++){sprintf((char*)out+i*2,"%02x",in[i]);}return 0;
}//该函数实现将ASCII码转化成2进制字符串，in为输入，in_len为输入长度，out为输出。
//如输入in：12345678 in_len：8，则输出：00110001 00110010 00110011 00110100 00110101 00110110 00110111 00111000。
void bytes2bits_str(unsigned char*in,int in_len, unsigned char*out)
{int i=0;for(i=0;i<in_len*8;i++){if(in[i/8]&(0x01<<(7-i%8)))out[i]='1';elseout[i]='0';}
}//该函数实现将2进制字符串转化为ASCII码字符串。in为输入，out为输出。
//如输入in：00110001 00110010 00110011 00110100 00110101 00110110 00110111 00111000，则输出out：12345678
void bits_str2bytes(unsigned char*in, unsigned char*out)
{int i=0,j=0;int num=0;for(i=0;i<strlen((char*)in);i++){if(in[i]=='1'){num+=pow(2,7-i%8);}if((i+1)%8==0){out[j++]=num;num=0;}}
}//该函数实现将2进制字符串转化为10进制整数。
//str为输入，num为输出。如输入str：1101，则输出num：13。
void bits_str2deci(unsigned char*str, int *num)
{int i=0,j=0;*num=0;for(i=strlen((char*)str)-1;i>=0;i--){if(str[i]=='1'){*num+=pow(2,j);}j++;}
}//该函数实现将输入64长度2进制密钥按照置换选择1打乱顺序和选择，得到56长度2进制子密钥。
void getBitsByPc1(unsigned char*in ,unsigned char*out)
{int i=0;int index=0;for(i=0;i<56;i++){index=TBL_PC_1[i];out[i]=in[index-1];}
}//该函数实现将56长度2进制子密钥分为左、右两组进行循环左移得到左、右28长度子密钥各16组。
void getBitsListByMove(unsigned char*key56Bits, unsigned char keyLeft28BitsList[][28+1],unsigned char keyRight28BitsList[][28+1])
{int i=0;int shift=0;memcpy(keyLeft28BitsList[0],key56Bits,28);memcpy(keyRight28BitsList[0],key56Bits+28,28);for(i=0;i<16;i++){shift=TBL_MOVE[i];memcpy(keyLeft28BitsList[i+1],keyLeft28BitsList[i]+shift,28-shift);memcpy(keyLeft28BitsList[i+1]+28-shift,keyLeft28BitsList[i],shift);memcpy(keyRight28BitsList[i+1],keyRight28BitsList[i]+shift,28-shift);memcpy(keyRight28BitsList[i+1]+28-shift,keyRight28BitsList[i],shift);}
}//该函数实现将输入的16组56位子密钥进行置换选择2，得到16组48位长度子密钥。
void getBitsListByPc2(unsigned char in[][56+1],unsigned char out[][48+1])
{int i=0;int j=0;int index=0;for(i=0;i<16;i++){for(j=0;j<48;j++){index=TBL_PC_2[j];out[i][j]=in[i][index-1];}}
}//该函数实现将64长度明文按照初始置换IP打乱顺序，得到64长度打乱顺序的明文。
void getBitsByIp(unsigned char*in, unsigned char*out)
{int i=0;int index=0;for(i=0;i<64;i++){index=TBL_IP[i];out[i]=in[index-1];}
}//即DES中的f函数，该函数实现将32长度输入数据先通过扩展矩阵转为48长度，再与48长度子密钥进行异或，
//再将异或后得到的数据输入S盒得到32长度数据，最终通过置换矩阵P运算得到32长度result。
unsigned char*getBitsByFunc(unsigned char*data, unsigned char*key, unsigned char *result)
{int i=0;int index=0;char extData[48+1]={0};int x=0;int y=0;unsigned char xBits[2+1]={0};unsigned char yBits[4+1]={0};unsigned char SboxRet[32+1]={0};for(i=0;i<48;i++){index=TBL_EXT[i];extData[i]=data[index-1];}for(i=0;i<48;i++){if(extData[i]==key[i])extData[i]='0';elseextData[i]='1';}for(i=0;i<8;i++){memcpy(xBits, extData+i*6,1);memcpy(xBits+1,extData+i*6+5,1);memcpy(yBits,extData+i*6+1,4);bits_str2deci(xBits, &x);bits_str2deci(yBits, &y);switch(i){case 0:memcpy(SboxRet+i*4,agSboxMapList[TBL_S1[x][y]],4);break;case 1:memcpy(SboxRet+i*4,agSboxMapList[TBL_S2[x][y]],4);break;case 2:memcpy(SboxRet+i*4,agSboxMapList[TBL_S3[x][y]],4);break;case 3:memcpy(SboxRet+i*4,agSboxMapList[TBL_S4[x][y]],4);break;case 4:memcpy(SboxRet+i*4,agSboxMapList[TBL_S5[x][y]],4);break;case 5:memcpy(SboxRet+i*4,agSboxMapList[TBL_S6[x][y]],4);break;case 6:memcpy(SboxRet+i*4,agSboxMapList[TBL_S7[x][y]],4);break;case 7:memcpy(SboxRet+i*4,agSboxMapList[TBL_S8[x][y]],4);break;default:break;}}for(i=0;i<32;i++){index=TBL_P[i];*(result+i)=SboxRet[index-1];}return result;
}//将32长度的str1、和str2进行异或，结果保存到result中。
void xor_bits_str(unsigned char*str1, unsigned char*str2, unsigned char*result)
{int i=0;for(i=0;i<32;i++){if(*(str1+i)==*(str2+i)){memcpy(result+i,"0",1);}elsememcpy(result+i,"1",1);}
}//该函数实现将64长度数据in按照逆初始置换Ipr打乱重排，结果保存到out中。
void getBitsByIpr(unsigned char*in, unsigned char*out)
{int i=0;int index=0;for(i=0;i<64;i++){index=TBL_IPR[i];out[i]=in[index-1];}
}//该函数为DES加解密函数，实现将字符串进行DES加解密功能。
//key为密钥，input为明文，input_len为明文长度，output为输出字符串，为ASCII码，opt为要进行的加解密操作，分别有_ENC_OPT_和_DEC_OPT_。
int proc_enc_dec(unsigned char*key,unsigned char*input,int input_len,unsigned char*output,int opt)
{int i=0;unsigned char keyHexStr[16+1]={0};unsigned char keyBits[1024]={0};unsigned char key56Bits[56+1]={0};unsigned char keyLeft28BitsList[17][28+1]={{0}};unsigned char keyRight28BitsList[17][28+1]={{0}};unsigned char key56BitsList[16][56+1]={{0}};unsigned char key48BitsList[16][48+1]={{0}};unsigned char inputHexStr[16+1]={0};unsigned char inputBits[1024]={0};unsigned char inputByIp[64+1]={0};unsigned char inputLeftDataList[1+16][32+1]={{0}};unsigned char inputRightDataList[1+16][32+1]={{0}};unsigned char inputAfterFunc[32+1]={0};unsigned char inputAfterXor[32+1]={0};unsigned char inputLast[64+1];unsigned char binRet[64+1]={0};unsigned char strRet[8+1]={0};unsigned char hexRet[16+1]={0};if(input_len==8){for(i=0;i<8;i++){sprintf((char*)keyHexStr+i*2,"%02x",key[i]);sprintf((char*)inputHexStr+i*2,"%02x",input[i]);}}else{for(i=0;i<input_len;i++){sprintf((char*)keyHexStr+i*2,"%02x",key[i]);sprintf((char*)inputHexStr+i*2,"%02x",input[i]);}for(;i<8;i++){sprintf((char*)keyHexStr+i*2,"%02x",key[i]);sprintf((char*)inputHexStr+i*2,"00");}}bytes2bits_str(key,8,keyBits);bytes2bits_str(input,8,inputBits);getBitsByPc1(keyBits,key56Bits);getBitsListByMove(key56Bits,keyLeft28BitsList,keyRight28BitsList);for(i=0;i<16;i++){memcpy(key56BitsList[i],keyLeft28BitsList[i+1],28);memcpy(key56BitsList[i]+28,keyRight28BitsList[i+1],28);}getBitsListByPc2(key56BitsList,key48BitsList);//开始对加解密内容操作getBitsByIp(inputBits,inputByIp);memcpy(inputLeftDataList[0],inputByIp,32);memcpy(inputRightDataList[0],inputByIp+32,32);for(i=1;i<=16;i++){memcpy(inputLeftDataList[i],inputRightDataList[i-1],32);if(opt==_ENC_OPT_){xor_bits_str(inputLeftDataList[i-1],getBitsByFunc(inputRightDataList[i-1],key48BitsList[i-1],inputAfterFunc),inputAfterXor);}else if(opt==_DEC_OPT_){xor_bits_str(inputLeftDataList[i-1],getBitsByFunc(inputRightDataList[i-1],key48BitsList[16-i],inputAfterFunc),inputAfterXor);}else{printf("[ERROR] Invalid option!\n");}memcpy(inputRightDataList[i],inputAfterXor,32);}memcpy(inputLast,inputRightDataList[16],32);memcpy(inputLast+32,inputLeftDataList[16],32);getBitsByIpr(inputLast,binRet);bits_str2bytes(binRet,strRet);for(i=0;i<8;i++){sprintf((char*)&hexRet[i*2],"%02x",strRet[i]);}memcpy(output,strRet,8);return 0;
}//该函数为3DES加解密函数，实现将字符串进行3DES加解密功能。
//key为密钥，input为明文，input_len为明文长度，output为输出字符串，为ASCII码，opt为要进行的加解密操作，分别有_ENC_OPT_和_DEC_OPT_。函数运行成功返回0。
int _3des_enc_dec(unsigned char*key,unsigned char*input,int input_len,unsigned char*output,int opt)
{unsigned char key1[8+1]={0};unsigned char key2[8+1]={0};unsigned char key3[8+1]={0};unsigned char ip[8+1]={0};memcpy(key1,key,8);memcpy(key2,key+8,8);memcpy(key3,key,8);if(opt==_ENC_OPT_){strcpy((char*)ip,(char*)input);if(proc_enc_dec(key1,ip,input_len,output,_ENC_OPT_))return -1;memcpy(ip,output,8);if(proc_enc_dec(key2,ip,8,output,_DEC_OPT_))return -1;memcpy(ip,output,8);if(proc_enc_dec(key3,ip,8,output,_ENC_OPT_))return -1;}else if(opt==_DEC_OPT_){hex_str2bytes(input,ip);if(proc_enc_dec(key1,ip,8,output,_DEC_OPT_))return -1;memcpy(ip,output,8);if(proc_enc_dec(key2,ip,8,output,_ENC_OPT_))return -1;memcpy(ip,output,8);if(proc_enc_dec(key3,ip,8,output,_DEC_OPT_))return -1;}else{printf("Invalid args!\n");return -2;}return 0;
}//自定义读取函数
void fgets_t(unsigned char*str,int count)
{fgets((char*)str,count,stdin);str[strlen((char*)str)-1]='\0';
}//简单操作交互界面
int getTip()
{system("cls");puts("+----------------------------------------------------------------+");puts("| Welcome to easy 3DES file encrpt-decrypt system! |");puts("+-----------------------------------------------------------------");puts("\n");puts("Please enter the given number:");puts("1.encrypt str to hex using DES.");puts("2.decrypt hex to str using DES.");puts("3.encrypt str to hex using 3DES.");puts("4.edcrypt hex to str using 3DES.");puts("5.encrypt file.");puts("6.decrypt file.");puts("==================================================================");puts("(c)cls (#)exit");return 1;
}//该函数实现从文件流fp中默认提取8个字符，返回为提取到的字符个数。
int get8Bits(FILE*fp,char*str)
{int count;memset(str,0,8);count=fread(str,1,8,fp);return count;
}//该函数实现文件3DES加密功能。file_in为输入文件，file_out为输出函数，key为密钥
int file_enc(char*file_in, char*file_out,unsigned char*key)
{FILE*fp_in,*fp_out;int count;int bytes=0;double speed;int start_time,finish_time,time_cost;unsigned char input[8+1]={0};unsigned char output[8+1]={0};unsigned char outputHex[16+1]={0};if((fp_in=fopen(file_in,"rb"))==NULL){perror("file_enc can not open file_in");return -1;}if((fp_out=fopen(file_out,"wb"))==NULL){perror("file_enc can not open file_out");return -1;}time_t t;t=time(NULL);start_time=time(&t);printf("Start encrypting\n");while((count=get8Bits(fp_in,(char*)input))){bytes+=count;_3des_enc_dec(key,input,count,output,_ENC_OPT_);bytes2hex_str(output,8,outputHex);fwrite(outputHex,16,1,fp_out);}finish_time=time(&t);time_cost=finish_time-start_time;speed=(double)bytes/time_cost;printf("Encryption finished, %d bytes in total, used %d seconds, speed: %.2f B/s\n",bytes,time_cost,speed);fclose(fp_in);fclose(fp_out);return 0;
}//该函数实现文件3DES解密功能。file_in为输入文件，file_out为输出函数，key为密钥
int file_dec(char*file_in,char*file_out,unsigned char*key)
{FILE*fp_in,*fp_out;int count;int bytes=0;double speed;int start_time,finish_time,cost_time;unsigned char inputHex[16+1]={0};unsigned char input[8+1]={0};unsigned char output[8+1]={0};if((fp_in=fopen(file_in,"rb"))==NULL){perror("file_dec can not open file_in");return -1;}if((fp_out=fopen(file_out,"wb"))==NULL){perror("file_dec can not open file_out");return -1;}printf("Start decryting\n");time_t t;t=time(NULL);start_time=time(&t);while((count=fread(inputHex,1,16,fp_in))){bytes+=count;_3des_enc_dec(key,inputHex,16,output,_DEC_OPT_);fwrite(output,strlen((char*)output),1,fp_out);}finish_time=time(&t);cost_time=finish_time-start_time;speed=(double)bytes/cost_time;printf("Decryption finished %d bytes in total, used %d seconds,speed: %.2f B/s\n",bytes,cost_time,speed);fclose(fp_in);fclose(fp_out);
}int main(int argc, char**argv)
{FILE *fp_in,*fp_out;unsigned char fin_input;unsigned char temp[8+1]={0};unsigned char enc_key[16+1]={0};unsigned char dec_key[16+1]={0};unsigned char buff[16+1]={0};unsigned char in_buff[8+1]={0};unsigned char in_buff_hex[16+1]={0};unsigned char out_buff[8+1]={0};unsigned char out_buff_hex[16+1]={0};char file_in[32+1]={0};char file_out[32+1]={9};getTip();while(1){printf("enter your choice: ");memset(temp,0,8);scanf("%8s",temp);dofin_input=getchar();while(fin_input!='\n'&&fin_input!='\xff');if(strlen((char*)temp)!=1){puts("you should enter one number!");continue;}if(strlen((char*)temp)==1&&temp[0]!='#'){if(strlen((char*)temp)==1&&temp[0]!='c'){switch(temp[0]){case '1':memset(in_buff,0,8);memset(out_buff,0,8);memset(out_buff_hex,0,16);memset(enc_key,0,16);printf("Input 8bytes key like 12345678 : ");memset(buff,0,16);fgets_t(buff,16);if(strlen((char*)buff)!=8){puts("Key error! you should input 8bytes key!");break;}strcpy((char*)enc_key,(char*)buff);printf("Input 8bytes str like 12345678 : ");memset(buff,0,16);fgets_t(buff,16);if(strlen((char*)buff)!=8){puts("Str error! you should input 8bytes str!");break;}strcpy((char*)in_buff,(char*)buff);proc_enc_dec(enc_key,in_buff,8,out_buff,_ENC_OPT_);bytes2hex_str(out_buff,8,out_buff_hex);printf("Encrpted: %s\n",out_buff_hex);break;case '2':memset(in_buff,0,8);memset(in_buff_hex,0,16);memset(out_buff,0,8);memset(dec_key,0,16);printf("Input 8bytes key like 12345678 : ");memset(buff,0,16);fgets_t(buff,18);if(strlen((char*)buff)!=8){puts("Key error! you should input 8bytes key!");break;}strcpy((char*)dec_key,(char*)buff);printf("input hex str like 3132333435363738 : ");memset(buff,0,16);fgets_t(buff,18);if(strlen((char*)buff)!=16){puts("Str error! you should input 16bytes hes str!");break;}strcpy((char*)in_buff_hex,(char*)buff);hex_str2bytes(in_buff_hex,in_buff);proc_enc_dec(dec_key,in_buff,8,out_buff,_DEC_OPT_);printf("Decrypted: %s\n",out_buff);break;case '3':memset(enc_key,0,16);memset(in_buff,0,8);memset(out_buff,0,8);memset(out_buff_hex,0,8);printf("Input 16bytes key like 1234567887654321 : ");memset(buff,0,16);fgets_t(buff,18);if(strlen((char*)buff)!=16){puts("Key error! you should input 16bytes key!");break;}strcpy((char*)enc_key,(char*)buff);printf("Input 8bytes str like 12345678 : ");memset(buff,0,16);fgets_t(buff,16);if(strlen((char*)buff)!=8){puts("Str error! you should input 8bytes str!");break;}strcpy((char*)in_buff,(char*)buff);_3des_enc_dec(enc_key,in_buff,8,out_buff,_ENC_OPT_);bytes2hex_str(out_buff,8,out_buff_hex);printf("Encrypted: %s\n",out_buff_hex);break;case '4':memset(dec_key,0,16);memset(in_buff_hex,0,16);memset(out_buff,0,8);printf("Input 16bytes key like 1234567887654321 : ");memset(buff,0,16);fgets_t(buff,18);if(strlen((char*)buff)!=16){puts("Key error! you should input 16bytes key!");break;}strcpy((char*)dec_key,(char*)buff);printf("Input hex str like 313233343536 : ");memset(buff,0,16);fgets_t(buff,18);if(strlen((char*)buff)!=16){puts("Str error! you should input 16bytes str!");break;}strcpy((char*)in_buff_hex,(char*)buff);_3des_enc_dec(dec_key,in_buff_hex,16,out_buff,_DEC_OPT_);printf("Decrpted: %s\n",out_buff);break;case '5':memset(file_in,0,32);memset(file_out,0,32);memset(enc_key,0,16);printf("Input file to encrpt: ");fgets_t((unsigned char*)file_in,32);if((fp_in=fopen(file_in,"rb"))==NULL){perror("file_in");break;}fclose(fp_in);printf("Input filePath to save encrypted file: ");fgets_t((unsigned char*)file_out,32);if((fp_out=fopen(file_out,"wb"))==NULL){perror("file_out");break;}fclose(fp_out);printf("Input 16bytes key like 1234567887654321 : ");memset(buff,0,16);fgets_t(buff,18);if(strlen((char*)buff)!=16){puts("Key error! you should input 16bytes key!");break;}strcpy((char*)enc_key,(char*)buff);file_enc(file_in,file_out,enc_key);break;case '6':memset(file_in,0,32);memset(file_out,0,32);memset(dec_key,0,16);printf("Input file to decrypt: ");fgets_t((unsigned char*)file_in,32);if((fp_in=fopen(file_in,"rb"))==NULL){perror("file_in");break;}fclose(fp_in);printf("Input filePath to save decrypted file: ");fgets_t((unsigned char*)file_out,32);if((fp_out=fopen(file_out,"wb"))==NULL){perror("file_out");break;}fclose(fp_out);printf("Input 16bytes key like 1234567887654321 : ");memset(buff,0,16);fgets_t(buff,18);if(strlen((char*)buff)!=16){puts("Key error! you should input 16bytes key!");break;}strcpy((char*)dec_key,(char*)buff);file_dec(file_in,file_out,dec_key);break;default:puts("Wrong args!");break;}}elsegetTip();}elsebreak;}}
代码效果展示
人机交互界面：
字符加解密功能（DES，3DES，对于3DES，其中key如1234567887654321前8位作为K1，后8位作为K2）：
文件加解密功能（加解密速度统计功能，短块加密填充法处理）：
文件加解密效果展示（windows下）：
DES原始代码参考：https://blog.csdn.net/jiujiederoushan/article/details/100008198
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