计算程序执行10万次需要的时间：
总共需要175秒
加解密一次的时间小于：0.00175秒
纯计算加解密的时间会更短
去除IO操作后的时间
也就是说加解密一次的时间为0.07毫秒
/*-------------------------------------------------------
Data Encryption Standard 56位密钥加密64位数据
--------------------------------------------------------*/
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include "bool.h" // 位处理
#include "tables.h" void BitsCopy(bool *DatOut, bool *DatIn, int Len); // 数组复制 void ByteToBit(bool *DatOut, char *DatIn, int Num); // 字节到位
void BitToByte(char *DatOut, bool *DatIn, int Num); // 位到字节 void BitToHex(char *DatOut, bool *DatIn, int Num); // 二进制到十六进制 64位 to 4*16字符
void HexToBit(bool *DatOut, char *DatIn, int Num); // 十六进制到二进制 void TablePermute(bool *DatOut, bool *DatIn, const char *Table, int Num); // 位表置换函数
void LoopMove(bool *DatIn, int Len, int Num); // 循环左移 Len长度 Num移动位数
void Xor(bool *DatA, bool *DatB, int Num); // 异或函数 void S_Change(bool DatOut[], bool DatIn[]); // S盒变换
void F_Change(bool DatIn[], bool DatKi[]); // F函数 void SetKey(char KeyIn[]); // 设置密钥
void PlayDes(char MesOut[], char MesIn[]); // 执行DES加密
void KickDes(char MesOut[], char MesIn[]); // 执行DES解密 int main()
{
clock_t aaa, bbb;
int jjj = ;
aaa = time(NULL);
while (jjj <)
{
int i = ;
char MesHex[] = { }; // 16个字符数组用于存放 64位16进制的密文
char MyKey[] = { }; // 初始密钥 8字节*8
char YourKey[] = { }; // 输入的解密密钥 8字节*8
char MyMessage[] = { }; // 初始明文 /*-----------------------------------------------*/ printf("Welcome! Please input your Message(64 bit):\n");
//gets(MyMessage); // 明文
MyMessage[] = '';
MyMessage[] = '';
MyMessage[] = '';
MyMessage[] = '';
MyMessage[] = '';
MyMessage[] = '';
MyMessage[] = '';
MyMessage[] = '';
//MyMessage[0] = '\0';
printf("Please input your Secret Key:\n");
MyKey[] = ''; // 密钥
MyKey[] = '';
MyKey[] = '';
MyKey[] = '';
MyKey[] = '';
MyKey[] = '';
MyKey[] = '';
MyKey[] = '';
//MyKey[8] = '\0';
while (MyKey[i] != '\0') // 计算密钥长度
{
i++;
}
/*
while (i != 8) // 不是8 提示错误
{
printf("Please input a correct Secret Key!\n");
gets(MyKey);
i = 0;
while (MyKey[i] != '\0') // 再次检测
{
i++;
}
}*/ SetKey(MyKey); // 设置密钥 得到子密钥Ki PlayDes(MesHex, MyMessage); // 执行DES加密 printf("Your Message is Encrypted!:\n"); // 信息已加密
for (i = ; i < ; i++)
{
printf("%c ", MesHex[i]);
}
printf("\n\n"); printf("Please input your Secret Key to Deciphering:\n"); // 请输入密钥以解密
//gets(YourKey); // 得到密钥
YourKey[] = '';
YourKey[] = '';
YourKey[] = '';
YourKey[] = '';
YourKey[] = '';
YourKey[] = '';
YourKey[] = '';
YourKey[] = '';
//YourKey[8] = '\0';
SetKey(YourKey); // 设置密钥 KickDes(MyMessage, MesHex); // 解密输出到MyMessage printf("Deciphering Over !!:\n"); // 解密结束
for (i = ; i < ; i++)
{
printf("%c ", MyMessage[i]);
}
printf("\n\n"); jjj++;
}
bbb = time(NULL);
printf("bbb-aaa= %f",(double)(bbb - aaa));
system("pause");
/*------------------------------------------------*/
} /*-------------------------------
把DatIn开始的长度位Len位的二进制
复制到DatOut后
--------------------------------*/
void BitsCopy(bool *DatOut, bool *DatIn, int Len) // 数组复制 OK
{
int i = ;
for (i = ; i<Len; i++)
{
DatOut[i] = DatIn[i];
}
} /*-------------------------------
字节转换成位函数
每8次换一个字节 每次向右移一位
和1与取最后一位 共64位
--------------------------------*/
void ByteToBit(bool *DatOut, char *DatIn, int Num) // OK
{
int i = ;
for (i = ; i<Num; i++)
{
DatOut[i] = (DatIn[i / ] >> (i % )) & 0x01;
}
} /*-------------------------------
位转换成字节函数
字节数组每8次移一位
位每次向左移 与上一次或
---------------------------------*/
void BitToByte(char *DatOut, bool *DatIn, int Num) // OK
{
int i = ;
for (i = ; i<(Num / ); i++)
{
DatOut[i] = ;
}
for (i = ; i<Num; i++)
{
DatOut[i / ] |= DatIn[i] << (i % );
}
} /*----------------------------------
二进制密文转换为十六进制
需要16个字符表示
-----------------------------------*/
void BitToHex(char *DatOut, bool *DatIn, int Num)
{
int i = ;
for (i = ; i<Num / ; i++)
{
DatOut[i] = ;
}
for (i = ; i<Num / ; i++)
{
DatOut[i] = DatIn[i * ] + (DatIn[i * + ] << )
+ (DatIn[i * + ] << ) + (DatIn[i * + ] << );
if ((DatOut[i] % )>)
{
DatOut[i] = DatOut[i] % + ''; // 余数大于9时处理 10-15 to A-F
} // 输出字符
else
{
DatOut[i] = DatOut[i] % + ''; // 输出字符
}
} } /*---------------------------------------------
十六进制字符转二进制
----------------------------------------------*/
void HexToBit(bool *DatOut, char *DatIn, int Num)
{
int i = ; // 字符型输入
for (i = ; i<Num; i++)
{
if ((DatIn[i / ])>'') // 大于9
{
DatOut[i] = ((DatIn[i / ] - '') >> (i % )) & 0x01;
}
else
{
DatOut[i] = ((DatIn[i / ] - '') >> (i % )) & 0x01;
}
}
} // 表置换函数 OK
void TablePermute(bool *DatOut, bool *DatIn, const char *Table, int Num)
{
int i = ;
static bool Temp[] = { };
for (i = ; i<Num; i++) // Num为置换的长度
{
Temp[i] = DatIn[Table[i] - ]; // 原来的数据按对应的表上的位置排列
}
BitsCopy(DatOut, Temp, Num); // 把缓存Temp的值输出
} // 子密钥的移位
void LoopMove(bool *DatIn, int Len, int Num) // 循环左移 Len数据长度 Num移动位数
{
static bool Temp[] = { }; // 缓存 OK
BitsCopy(Temp, DatIn, Num); // 将数据最左边的Num位(被移出去的)存入Temp
BitsCopy(DatIn, DatIn + Num, Len - Num); // 将数据左边开始的第Num移入原来的空间
BitsCopy(DatIn + Len - Num, Temp, Num); // 将缓存中移出去的数据加到最右边
} // 按位异或
void Xor(bool *DatA, bool *DatB, int Num) // 异或函数
{
int i = ;
for (i = ; i<Num; i++)
{
DatA[i] = DatA[i] ^ DatB[i]; // 异或
}
} // 输入48位 输出32位 与Ri异或
void S_Change(bool DatOut[], bool DatIn[]) // S盒变换
{
int i, X, Y; // i为8个S盒
for (i = , Y = , X = ; i<; i++, DatIn += , DatOut += ) // 每执行一次,输入数据偏移6位
{ // 每执行一次,输出数据偏移4位
Y = (DatIn[] << ) + DatIn[]; // af代表第几行
X = (DatIn[] << ) + (DatIn[] << ) + (DatIn[] << ) + DatIn[]; // bcde代表第几列
ByteToBit(DatOut, &S_Box[i][Y][X], ); // 把找到的点数据换为二进制
}
} // F函数
void F_Change(bool DatIn[], bool DatKi[]) // F函数
{
static bool MiR[] = { }; // 输入32位通过E选位变为48位
TablePermute(MiR, DatIn, E_Table, );
Xor(MiR, DatKi, ); // 和子密钥异或
S_Change(DatIn, MiR); // S盒变换
TablePermute(DatIn, DatIn, P_Table, ); // P置换后输出
} void SetKey(char KeyIn[]) // 设置密钥 获取子密钥Ki
{
int i = ;
static bool KeyBit[] = { }; // 密钥二进制存储空间
static bool *KiL = &KeyBit[], *KiR = &KeyBit[]; // 前28,后28共56
ByteToBit(KeyBit, KeyIn, ); // 把密钥转为二进制存入KeyBit
TablePermute(KeyBit, KeyBit, PC1_Table, ); // PC1表置换 56次
for (i = ; i<; i++)
{
LoopMove(KiL, , Move_Table[i]); // 前28位左移
LoopMove(KiR, , Move_Table[i]); // 后28位左移
TablePermute(SubKey[i], KeyBit, PC2_Table, );
// 二维数组 SubKey[i]为每一行起始地址
// 每移一次位进行PC2置换得 Ki 48位
}
} void PlayDes(char MesOut[], char MesIn[]) // 执行DES加密
{ // 字节输入 Bin运算 Hex输出
int i = ;
static bool MesBit[] = { }; // 明文二进制存储空间 64位
static bool Temp[] = { };
static bool *MiL = &MesBit[], *MiR = &MesBit[]; // 前32位 后32位
ByteToBit(MesBit, MesIn, ); // 把明文换成二进制存入MesBit
TablePermute(MesBit, MesBit, IP_Table, ); // IP置换
for (i = ; i<; i++) // 迭代16次
{
BitsCopy(Temp, MiR, ); // 临时存储
F_Change(MiR, SubKey[i]); // F函数变换
Xor(MiR, MiL, ); // 得到Ri
BitsCopy(MiL, Temp, ); // 得到Li
}
TablePermute(MesBit, MesBit, IPR_Table, );
BitToHex(MesOut, MesBit, );
} void KickDes(char MesOut[], char MesIn[]) // 执行DES解密
{ // Hex输入 Bin运算 字节输出
int i = ;
static bool MesBit[] = { }; // 密文二进制存储空间 64位
static bool Temp[] = { };
static bool *MiL = &MesBit[], *MiR = &MesBit[]; // 前32位 后32位
HexToBit(MesBit, MesIn, ); // 把密文换成二进制存入MesBit
TablePermute(MesBit, MesBit, IP_Table, ); // IP置换
for (i = ; i >= ; i--)
{
BitsCopy(Temp, MiL, );
F_Change(MiL, SubKey[i]);
Xor(MiL, MiR, );
BitsCopy(MiR, Temp, );
}
TablePermute(MesBit, MesBit, IPR_Table, );
BitToByte(MesOut, MesBit, );
}
main2.c
验证算法的正确性和雪崩现象
1.
明文：12345678
密钥：12345678
密文：6E15D7EC4F9D4A06
2.修改一位明文
明文：12345679
密钥：12345678
密文：48598F155CB7C5C9
3.修改一位密钥
明文：12345678
密钥：12345679
密文：02AB45B02D446190
-main.c
/*-------------------------------------------------------
Data Encryption Standard 56位密钥加密64位数据
--------------------------------------------------------*/
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include "bool.h" // 位处理
#include "tables.h" void BitsCopy(bool *DatOut,bool *DatIn,int Len); // 数组复制 void ByteToBit(bool *DatOut,char *DatIn,int Num); // 字节到位
void BitToByte(char *DatOut,bool *DatIn,int Num); // 位到字节 void BitToHex(char *DatOut,bool *DatIn,int Num); // 二进制到十六进制 64位 to 4*16字符
void HexToBit(bool *DatOut,char *DatIn,int Num); // 十六进制到二进制 void TablePermute(bool *DatOut,bool *DatIn,const char *Table,int Num); // 位表置换函数
void LoopMove(bool *DatIn,int Len,int Num); // 循环左移 Len长度 Num移动位数
void Xor(bool *DatA,bool *DatB,int Num); // 异或函数 void S_Change(bool DatOut[],bool DatIn[]); // S盒变换
void F_Change(bool DatIn[],bool DatKi[]); // F函数 void SetKey(char KeyIn[]); // 设置密钥
void PlayDes(char MesOut[],char MesIn[]); // 执行DES加密
void KickDes(char MesOut[],char MesIn[]); // 执行DES解密 int main()
{
int i=;
char MesHex[]={}; // 16个字符数组用于存放 64位16进制的密文
char MyKey[]={}; // 初始密钥 8字节*8
char YourKey[]={}; // 输入的解密密钥 8字节*8
char MyMessage[]={}; // 初始明文 /*-----------------------------------------------*/ printf("Welcome! Please input your Message(64 bit):\n");
gets(MyMessage); // 明文
printf("Please input your Secret Key:\n");
gets(MyKey); // 密钥 while(MyKey[i]!='\0') // 计算密钥长度
{
i++;
} while(i!=) // 不是8 提示错误
{
printf("Please input a correct Secret Key!\n");
gets(MyKey);
i=;
while(MyKey[i]!='\0') // 再次检测
{
i++;
}
} SetKey(MyKey); // 设置密钥 得到子密钥Ki PlayDes(MesHex,MyMessage); // 执行DES加密 printf("Your Message is Encrypted!:\n"); // 信息已加密
for(i=;i<;i++)
{
printf("%c ",MesHex[i]);
}
printf("\n\n"); printf("Please input your Secret Key to Deciphering:\n"); // 请输入密钥以解密
gets(YourKey); // 得到密钥
SetKey(YourKey); // 设置密钥 KickDes(MyMessage,MesHex); // 解密输出到MyMessage printf("Deciphering Over !!:\n"); // 解密结束
for(i=;i<;i++)
{
printf("%c ",MyMessage[i]);
}
printf("\n\n"); /*------------------------------------------------*/
} /*-------------------------------
把DatIn开始的长度位Len位的二进制
复制到DatOut后
--------------------------------*/
void BitsCopy(bool *DatOut,bool *DatIn,int Len) // 数组复制 OK
{
int i=;
for(i=;i<Len;i++)
{
DatOut[i]=DatIn[i];
}
} /*-------------------------------
字节转换成位函数
每8次换一个字节 每次向右移一位
和1与取最后一位 共64位
--------------------------------*/
void ByteToBit(bool *DatOut,char *DatIn,int Num) // OK
{
int i=;
for(i=;i<Num;i++)
{
DatOut[i]=(DatIn[i/]>>(i%))&0x01;
}
} /*-------------------------------
位转换成字节函数
字节数组每8次移一位
位每次向左移 与上一次或
---------------------------------*/
void BitToByte(char *DatOut,bool *DatIn,int Num) // OK
{
int i=;
for(i=;i<(Num/);i++)
{
DatOut[i]=;
}
for(i=;i<Num;i++)
{
DatOut[i/]|=DatIn[i]<<(i%);
}
} /*----------------------------------
二进制密文转换为十六进制
需要16个字符表示
-----------------------------------*/
void BitToHex(char *DatOut,bool *DatIn,int Num)
{
int i=;
for(i=;i<Num/;i++)
{
DatOut[i]=;
}
for(i=;i<Num/;i++)
{
DatOut[i] = DatIn[i*]+(DatIn[i*+]<<)
+(DatIn[i*+]<<)+(DatIn[i*+]<<);
if((DatOut[i]%)>)
{
DatOut[i]=DatOut[i]%+''; // 余数大于9时处理 10-15 to A-F
} // 输出字符
else
{
DatOut[i]=DatOut[i]%+''; // 输出字符
}
} } /*---------------------------------------------
十六进制字符转二进制
----------------------------------------------*/
void HexToBit(bool *DatOut,char *DatIn,int Num)
{
int i=; // 字符型输入
for(i=;i<Num;i++)
{
if((DatIn[i/])>'') // 大于9
{
DatOut[i]=((DatIn[i/]-'')>>(i%))&0x01;
}
else
{
DatOut[i]=((DatIn[i/]-'')>>(i%))&0x01;
}
}
} // 表置换函数 OK
void TablePermute(bool *DatOut,bool *DatIn,const char *Table,int Num)
{
int i=;
static bool Temp[]={};
for(i=;i<Num;i++) // Num为置换的长度
{
Temp[i]=DatIn[Table[i]-]; // 原来的数据按对应的表上的位置排列
}
BitsCopy(DatOut,Temp,Num); // 把缓存Temp的值输出
} // 子密钥的移位
void LoopMove(bool *DatIn,int Len,int Num) // 循环左移 Len数据长度 Num移动位数
{
static bool Temp[]={}; // 缓存 OK
BitsCopy(Temp,DatIn,Num); // 将数据最左边的Num位(被移出去的)存入Temp
BitsCopy(DatIn,DatIn+Num,Len-Num); // 将数据左边开始的第Num移入原来的空间
BitsCopy(DatIn+Len-Num,Temp,Num); // 将缓存中移出去的数据加到最右边
} // 按位异或
void Xor(bool *DatA,bool *DatB,int Num) // 异或函数
{
int i=;
for(i=;i<Num;i++)
{
DatA[i]=DatA[i]^DatB[i]; // 异或
}
} // 输入48位 输出32位 与Ri异或
void S_Change(bool DatOut[],bool DatIn[]) // S盒变换
{
int i,X,Y; // i为8个S盒
for(i=,Y=,X=;i<;i++,DatIn+=,DatOut+=) // 每执行一次,输入数据偏移6位
{ // 每执行一次,输出数据偏移4位
Y=(DatIn[]<<)+DatIn[]; // af代表第几行
X=(DatIn[]<<)+(DatIn[]<<)+(DatIn[]<<)+DatIn[]; // bcde代表第几列
ByteToBit(DatOut,&S_Box[i][Y][X],); // 把找到的点数据换为二进制
}
} // F函数
void F_Change(bool DatIn[],bool DatKi[]) // F函数
{
static bool MiR[]={}; // 输入32位通过E选位变为48位
TablePermute(MiR,DatIn,E_Table,);
Xor(MiR,DatKi,); // 和子密钥异或
S_Change(DatIn,MiR); // S盒变换
TablePermute(DatIn,DatIn,P_Table,); // P置换后输出
} void SetKey(char KeyIn[]) // 设置密钥 获取子密钥Ki
{
int i=;
static bool KeyBit[]={}; // 密钥二进制存储空间
static bool *KiL=&KeyBit[],*KiR=&KeyBit[]; // 前28,后28共56
ByteToBit(KeyBit,KeyIn,); // 把密钥转为二进制存入KeyBit
TablePermute(KeyBit,KeyBit,PC1_Table,); // PC1表置换 56次
for(i=;i<;i++)
{
LoopMove(KiL,,Move_Table[i]); // 前28位左移
LoopMove(KiR,,Move_Table[i]); // 后28位左移
TablePermute(SubKey[i],KeyBit,PC2_Table,);
// 二维数组 SubKey[i]为每一行起始地址
// 每移一次位进行PC2置换得 Ki 48位
}
} void PlayDes(char MesOut[],char MesIn[]) // 执行DES加密
{ // 字节输入 Bin运算 Hex输出
int i=;
static bool MesBit[]={}; // 明文二进制存储空间 64位
static bool Temp[]={};
static bool *MiL=&MesBit[],*MiR=&MesBit[]; // 前32位 后32位
ByteToBit(MesBit,MesIn,); // 把明文换成二进制存入MesBit
TablePermute(MesBit,MesBit,IP_Table,); // IP置换
for(i=;i<;i++) // 迭代16次
{
BitsCopy(Temp,MiR,); // 临时存储
F_Change(MiR,SubKey[i]); // F函数变换
Xor(MiR,MiL,); // 得到Ri
BitsCopy(MiL,Temp,); // 得到Li
}
TablePermute(MesBit,MesBit,IPR_Table,);
BitToHex(MesOut,MesBit,);
} void KickDes(char MesOut[],char MesIn[]) // 执行DES解密
{ // Hex输入 Bin运算 字节输出
int i=;
static bool MesBit[]={}; // 密文二进制存储空间 64位
static bool Temp[]={};
static bool *MiL=&MesBit[],*MiR=&MesBit[]; // 前32位 后32位
HexToBit(MesBit,MesIn,); // 把密文换成二进制存入MesBit
TablePermute(MesBit,MesBit,IP_Table,); // IP置换
for(i=;i>=;i--)
{
BitsCopy(Temp,MiL,);
F_Change(MiL,SubKey[i]);
Xor(MiL,MiR,);
BitsCopy(MiR,Temp,);
}
TablePermute(MesBit,MesBit,IPR_Table,);
BitToByte(MesOut,MesBit,);
}
-tables.h
/*-------------------------------------------------------------
置换表
-------------------------------------------------------------*/ #ifndef _TABLES_H_ // 防重复编译
#define _TABLES_H_ // 对明文执行IP置换得到L0,R0 （L左32位,R右32位） [明文操作]
const char IP_Table[]={
,,,,,,, ,,,,,,,, ,
,,,,,,, ,,,,,,,, ,
,,,,,, , ,,,,,,,, ,
,,,,,,, ,,,,,,,,
}; // 对迭代后的L16,R16执行IP逆置换,输出密文
const char IPR_Table[]={
, ,,,,,,,, ,,,,,,,
, ,,,,,,,, ,,,,,,,
, ,,,,,,,, ,,,,,,,
, ,,,,,,,, ,, ,,,,
}; /*--------------------------- 迭代法则 ----------------------------*/ // F函数,32位的R0进行E变换,扩为48位输出 (R1~R16) [备用A] [明文操作]
static char E_Table[]={
, , , , , , , , , , , ,
, ,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,
}; // 子密钥K(i)的获取 密钥为K 抛弃第6,16,24,32,40,48,64位 [密钥操作]
// 用PC1选位 分为 前28位C0,后28位D0 两部分
static char PC1_Table[]={
,,,,,, , ,,,,,,,
, ,,,,,,,, ,,,,,
,,,,,,, ,,,,,,,
, ,,,,,,,, ,,,,
}; // 对C0,D0分别进行左移,共16次,左移位数与下面对应 [密钥操作]
static char Move_Table[]={
, , , , , , , , , , , , , , ,
}; // C1,D1为第一次左移后得到,进行PC2选位,得到48位输出K1 [备用B] [密钥操作]
static char PC2_Table[]={
,,,, , , ,,, ,,,
,,, ,, ,, ,,,, ,
,,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,
}; /*------------- F函数 备用A和备用B 异或 得到48位输出 ---------------*/ // 异或后的结果48位分为8组,每组6位,作为8个S盒的输入 [组合操作]
// S盒以6位作为输入(8组),4位作为输出(4*(8组)=32位)
// S工作原理 假设输入为A=abcdef ,则bcde所代表的数是0-15之间的
// 一个数记为 X=bcde ,af代表的是0-3之间的一个数,记为 Y=af
// 在S1的X列,Y行找到一个数Value,它在0-15之间,可以用二进制表示
// 所以为4bit (共32位)
static char S_Box[][][]={
//S1
, ,, , ,,, , ,, ,, , , , ,
,, , ,, ,, ,, ,,, , , , ,
, ,, ,, , ,,,, , , ,, , ,
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//S2
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//S3
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//S4
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//S5
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//S6
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//S7
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//S8
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}; // F函数 最后第二步,对S盒输出的32进行P置换 [组合操作]
// 输出的值参与一次迭代:
// L(i)=R(i-1)
// R(i)=L(i-1)^f(R(i-1),K(i)) 异或
static char P_Table[]={
, ,,,,,,, ,,,, ,,,,
, ,,,,, , ,,,, ,,, ,
}; // 16个子密钥K(1~16)
static bool SubKey[][]={}; #endif
-bool.h
#ifndef __BOOL_H__
#define __BOOL_H__ typedef enum
{
false = ,
true =
} bool; #endif