modp的类DES算法实现

2021年12月21日 695 字大概 3 分钟

此为博主在学习密码学课程时编写的作业，有关modp的类DES算法实现。

modpDES算法使用说明

原理简述

1 输入输出参数

key: 64bit的密钥

message：64bit的需要加密的信息，即明文

cipher：64bit的已经被加密过的信息，即密文

2 流程

2.1 轮密钥产生

此处为简单的实现该算法，并充分使用到密钥进行加密与解密过程中，采取

循环右移的方式生成轮密钥，其中每一步都进行模p 的操作。

2.2 加密函数 f

该算法由于时间和要求的原因，从 DES 的基础上去掉了置换、S-盒替换以及逆置换的操作，仅保留了最其中的 f 函数。为充分进行加密，该算法将会进行16轮相同的加密操作，每轮迭代的过程可以表示如下：
$$
\begin{cases}
L_i = R_{i-1}\
R_i = (L_{i-1} + f(R_{i - 1}, K_i)) % P\
i = 1, 2, 3, …, 16
\end{cases}
$$
其中 f 函数的具体流程如下：
$$
\begin {cases}
R = Inv(R) % P \
R = (R * num + subkey) % P \
\end{cases}
$$
即先对右部求逆，再乘上常数并加上轮密钥，其中每一步都进行了模p 操作。

求逆部分使用了扩展欧几里得算法，加快了加密的速度。

流程图

具体实现

此次算法实现较为简单，只编写了4个函数便完成了加密和解密操作：

ll Inv_R(ll num);                                       // 求逆元
void subkey();                                          // 轮密钥生成
ll function(ll w_R, ll k);                              // function加密
ll modpDES(ll message, ll flag);                        // modpDES主函数

并定义了一些全局变量方便运算：

const unsigned long P = 49451;                          // P取值
const unsigned long p_2 = 2445401401;                   // P平方取值 
unsigned long key = 0;                                  // 密钥
unsigned long sub_key[BIT] = {0};                       // 轮密钥

宏定义以及变量类型定义如下：

1
2
3

#define BIT 16                                          // 加密轮数
#define CONST_NUM 7                                     // f函数的算子
typedef unsigned long ll;