OpenSSL编程-DES编程详解

转自 ： http://www.qmailer.net/archives/188.html

一. DES加密原理

DES 使用一个 56 位的密钥以及附加的 8 位奇偶校验位（每组的第8位作为奇偶校验位），产生最大 64 位的分组大小。这是一个迭代的分组密码，使用称为 Feistel 的技术，其中将加密的文本块分成两半。使用子密钥对其中一半应用循环功能，然后将输出与另一半进行“异或”运算；接着交换这两半，这一过程会继续下去，但最后一个循环不交换。DES 使用 16 轮循环，使用异或，置换，代换，移位操作四种基本运算。

二. DES API

1. 基本数据结构

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typedefunsigned charDES_cblock[8]; typedef/* const */ unsigned charconst_DES_cblock[8];   typedefstruct DES_ks {     union     {         DES_cblock cblock;         DES_LONG deslong[2];     } ks[16]; } DES_key_schedule;   sizeof(DES_cblock) = 8字节 sizeof(const_DES_cblock ) = 8字节 sizeof(DES_key_schedule) = 128字节

2. 基本宏定义

1 2	#define DES_ENCRYPT 1 #define DES_DECRYPT 0

3. 设置密钥函数

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//根据字符串生成key voidDES_string_to_key(constchar *str, DES_cblock *key);   //will check that the key passed is of odd parity and is not a week or semi-weak key. //If the parity is wrong, then -1 is returned. If the key is a weak key, then -2 is returned. //If an error is returned, the key schedule is not generated //设置密码表，并进行校验 intDES_set_key_checked(const_DES_cblock *key, DES_key_schedule *schedule);   //设置密码表，不需要校验 voidDES_set_key_unchecked(const_DES_cblock *key, DES_key_schedule *schedule);

4. DES ECB模式加解密API

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voidDES_ecb_encrypt(const_DES_cblock *input, DES_cblock *output, DES_key_schedule *ks,intenc);   参数说明：     input：输入数据，8字节     output：输出数据，8字节     ks：密钥     enc：加密-DES_ENCRYPT，解密-DES_DECRYPT

5. DES CBC模式加解密API

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voidDES_ncbc_encrypt(constunsigned char*input, unsigned char*output, longlength, DES_key_schedule *schedule, DES_cblock *ivec, intenc);   参数说明：     input: 输入参数，8字节倍数     output: 输出参数，8字节倍数     length: input的长度     schedule: 密钥     ivec: 初始向量, 8字节     enc: 加密-DES_ENCRYPT，解密-DES_DECRYPT

三. DES 示例

1. DES ECB模式示例

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#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <openssl/des.h>   #include "hex.h"   /************************************************************************  * DES-ECB加密方式  * 8位密钥，加密内容8位补齐，补齐方式为：PKCS7。  *  * file: test_des_ecb.c  * gcc -Wall -O2 -o test_des_ecb test_des_ecb.c hex.c -lcrypto  *  * author: tonglulin@gmail.com by www.qmailer.net  ************************************************************************/ intmain(intargc, char*argv[]) {     DES_key_schedule ks;       inti = 0;     intlen = 0;     intnlen = 0;     intcount = 0;       char*data = "12345678123456781234567812345678"; /* 原始明文, 十六进制字符串 */     char*okey = "0000000000000000";                 /* 原始密钥, 十六进制字符串 */       unsignedcharch = '\0';     unsignedchar*ptr = NULL;       unsignedcharsrc[16] = {0}; /* 补齐后的明文, data补齐后的1/2长度 */     unsignedchardst[16] = {0}; /* 解密后的明文, data补齐后的1/2长度 */       unsignedcharout[8] = {0};     unsignedchartmp[8] = {0};     unsignedcharblock[8] = {0};       /* 设置密码表 */     ptr = hex2bin(okey, strlen(okey), &nlen);     memcpy(block, ptr, 8);     free(ptr);     DES_set_key_unchecked((const_DES_cblock*)block, &ks);       /* 分析补齐明文所需空间及补齐填充数据 */     len = strlen((char*)data);     ptr = hex2bin(data, len, &nlen);     len = (nlen / 8 + (nlen % 8 ? 1: 0)) * 8;     memcpy(src, ptr, len);     free(ptr);       ch = 8 - nlen % 8;     memset(src + nlen, ch, 8 - nlen % 8);       printf("加密之前: ");     for(i = 0; i < len; i++) {         printf("%.2X", *(src + i));     }     printf("\n");       /* 分组加密，每8字节一组 */     count = len / 8;     for(i = 0; i < count; i++) {         memcpy(tmp, src + 8 * i, 8);         DES_ecb_encrypt((const_DES_cblock*)tmp, (DES_cblock*)out, &ks, DES_ENCRYPT);         memcpy(dst + 8 * i, out, 8);     }       printf("加密之后: ");     for(i = 0; i < len; i++) {         printf("%.2X", *(dst + i));     }     printf("\n");       return0; }

2. DES CBC模式示例

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#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <openssl/des.h>   #include "hex.h"   /************************************************************************  * DES-CBC加密方式  * 8位密钥，加密内容8位补齐，补齐方式为：PKCS7。  *  * file: test_des_cbc.c  * gcc -Wall -O2 -o test_des_cbc test_des_cbc.c hex.c -lcrypto  *  * author: tonglulin@gmail.com by www.qmailer.net  ************************************************************************/ intmain(intargc, char*argv[]) {     DES_key_schedule ks;     DES_cblock ivec = {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};       inti = 0;     intlen = 0;     intnlen = 0;       char*data = "12345678123456781234567812345678"; /* 原始明文, 十六进制字符串 */     char*okey = "0000000000000000";                 /* 原始密钥, 十六进制字符串 */       unsignedcharch = '\0';     unsignedchar*ptr = NULL;       unsignedcharsrc[16] = {0}; /* 补齐后的明文, data补齐后的1/2长度 */     unsignedchardst[16] = {0}; /* 解密后的明文, data补齐后的1/2长度 */       unsignedcharblock[8] = {0};       /* 设置密码表 */     ptr = hex2bin(okey, strlen(okey), &nlen);     memcpy(block, ptr, 8);     free(ptr);     DES_set_key_unchecked((const_DES_cblock*)block, &ks);       /* 分析补齐明文所需空间及补齐填充数据 */     len = strlen((char*)data);     ptr = hex2bin(data, len, &nlen);     len = (nlen / 8 + (nlen % 8 ? 1: 0)) * 8;     memcpy(src, ptr, len);     free(ptr);       ch = 8 - nlen % 8;     memset(src + nlen, ch, 8 - nlen % 8);       printf("加密之前: ");     for(i = 0; i < len; i++) {         printf("%.2X", *(src + i));     }     printf("\n");       /* 加密块链式加密 */     DES_ncbc_encrypt(src, dst, sizeof(src), &ks, &ivec, DES_ENCRYPT);       printf("加密之后: ");     for(i = 0; i < len; i++) {         printf("%.2X", *(dst + i));     }     printf("\n");       return0; }

3. 输出结果

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# ECB 模式 加密之前: 12345678123456781234567812345678 加密之后: 4A438AC15D8074B54A438AC15D8074B5   # CBC模式 加密之前: 12345678123456781234567812345678 加密之后: 4A438AC15D8074B58244AE0E7477AF78

由结果可见，ECB和CBC模式的第一个8字节分组结果是一致的

四. HEX转换函数

1. HEX头文件 hex.h

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#ifndef _HEX_H_ #define _HEX_H_   char*bin2hex(unsigned char*data, intsize);   unsignedchar*hex2bin(constchar *data, intsize, int*outlen);   #endif

1. HEX定义文件 hex.c

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#include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h>   /************************************************************************  * 二进制字节数组转换十六进制字符串函数  * 输入：  *       data 二进制字节数组  *       size 二进制字节数组长度  * 输出：  *       十六进制字符串，需要free函数释放空间，失败返回NULL  *  * author: tonglulin@gmail.com by www.qmailer.net  ************************************************************************/ char*bin2hex(unsigned char*data, intsize) {     int i = 0;     int v = 0;     char*p = NULL;     char*buf = NULL;     charbase_char = 'A';       buf = p = (char*)malloc(size * 2 + 1);     for(i = 0; i < size; i++) {         v = data[i] >> 4;         *p++ = v < 10 ? v + '0': v - 10 + base_char;           v = data[i] & 0x0f;         *p++ = v < 10 ? v + '0': v - 10 + base_char;     }       *p = '\0';     returnbuf; }   /************************************************************************  * 十六进制字符串转换二进制字节数组  * 输入：  *       data 十六进制字符串  *       size 十六进制字符串长度，2的倍数  *       outlen 转换后的二进制字符数组长度  * 输出：  *       二进制字符数组，需要free函数释放空间，失败返回NULL  *  * author: tonglulin@gmail.com by www.qmailer.net  ************************************************************************/ unsignedchar*hex2bin(constchar *data, intsize, int*outlen) {     inti = 0;     intlen = 0;     charchar1 = '\0';     charchar2 = '\0';     unsignedcharvalue = 0;     unsignedchar*out = NULL;       if(size % 2 != 0) {         returnNULL;     }       len = size / 2;     out = (unsigned char*)malloc(len * sizeof(char) + 1);     if(out == NULL) {         returnNULL;     }       while(i < len) {         char1 = *data;         if(char1 >= '0'&& char1 <= '9') {             value = (char1 - '0') << 4;         }         elseif (char1 >= 'a'&& char1 <= 'f') {             value = (char1 - 'a'+ 10) << 4;         }         elseif (char1 >= 'A'&& char1 <= 'F') {             value = (char1 - 'A'+ 10) << 4;         }         else{             free(out);             returnNULL;         }         data++;           char2 = *data;         if(char2 >= '0'&& char2 <= '9') {             value |= char2 - '0';         }         elseif (char2 >= 'a'&& char2 <= 'f') {             value |= char2 - 'a'+ 10;         }         elseif (char2 >= 'A'&& char2 <= 'F') {             value |= char2 - 'A'+ 10;         }         else{             free(out);             returnNULL;         }           data++;         *(out + i++) = value;     }     *(out + i) = '\0';       if(outlen != NULL) {         *outlen = i;     }       returnout; }