lmh_rc5.cpp

RC5加密解密算法

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

//RC_5实现64位信息的加密解密过程
#define w 32 //字的bit数大小：基本单位为2个字块
#define R 12 // 一个内部RC5转换的轮数
#define b 16 //密钥字节长度：16个字节
#define T 2*(R+1)//扩展密钥表的字数
#define Pw  0xb7e15163
#define Qw 0x9e3779b9
#define N  8//明文消息的字节长度

typedef unsigned char byte;

class RC_5
{
private:
		byte P[N];//名文消息以一个N字节数组形式存储共2w位
		unsigned long A,B;//当前分组信息，初始时为明(密)文矩阵
		byte C[N];//密文以一个字节数组形式存储共2w位
		byte K[b];//一个 b个字节长的密钥序列
		unsigned long S[2*R+2];//扩展密钥表的字数组
public:
	void Encrypt();//加密操作
	void decrypt();//解密操作
	void Key_Expand ();//密钥扩展即计算S 
	void key_create();//创建一个密钥对象.
	void ROTL(unsigned long &x,int n);//x = x<<<n:将x循环左移n位
	void ROTR(unsigned long &x,int n);//x = x>>>n:将x循环右移n位
};
void RC_5::Encrypt()//加密操作
{
	char str[100];
	int i;
	//输入需要加密的明文信息
	scanf("%s",str);//str="请输入明文信息(字节为单位输入，用16进制形式：)";
	for( i=0 ; i<8 ; i++) 
		scanf("%x" , &P[i] ) ;
	//加载A和B的值:将明文信息分文两部分,将明文转化为32位int型整数
	A = 0x0000 ;
	B = 0x0000 ;
	//第一个输入的字节作为A的低位字节。第四个输入的字节作为A的高位字字节，
	//第五个输入字节作为B的低位字节，最后一个输入的字节作为B的高位字节。
	//即采用little-endian
	for ( i = 3 ; i >= 0 ; i -- )
	{

		A +=(unsigned long) P[i] ;
		if( i ) A = A << 8 ;
		B +=(unsigned long) P[i+4] ;
		if( i ) B = B << 8 ;
	}

	key_create();//输入密钥
	Key_Expand ();//密钥扩展过程
  //重申轮函数
	A = A + S[0];
    B = B + S[1];
    for (i = 1 ; i <= R ; i++)
	{
		A = A ^ B;
		//将A循环左移B比特
		ROTL(A,B%w);
		A += S[2*i];

		B =B ^ A;
		ROTL(B,A%w);
		B += S[(2*i)+1];
	}
	//得到密文：转换A和B为字节数
	for(i=0; i<4; i++)
	{
		C[i] = ( A >> (8*i) ) & 0xff;
		C[i+4] = ( B >> (8*i) ) & 0xff;
	}
	//输出明文
	printf("明文：\n");
	for(i=0; i<N; i++)
		printf("%x ",P[i]);
	printf("\n");
	//输出密文
	printf("加密后所得到的密文是：\n");
	for(i=0; i<N; i++)
		printf("%x ",C[i]);
	printf("\n");	
	printf("\n");
	
}

void RC_5::decrypt()//解密操作
{
	char str[100];
	int i;
	//输入需要解密的密文信息
	scanf("%s", str);//str="请输入密文信息(字节为单位输入，用16进制形式：)"
	for( i = 0 ; i < 8 ; i ++) 
		scanf("%x" , &C[i] ) ;
    //将密文信息分文两部分，将密文转化为32位int型整数，little_endian
	A = 0 ;
	B = 0 ; 
	for ( i = 3 ; i >= 0 ; i -- )
	{
		A += C[i] ;
		if( i  ) A <<= 8 ;
  
		B += C[i+4];
		if( i  ) B <<= 8 ;
	}
	key_create();//输入密钥
	Key_Expand ();//密钥扩展过程
  //重申轮函数
    for (i = R ; i >=1 ; i--)
	{
		B -= S[(2*i)+1];
		ROTR(B,A%w);
		B =B ^ A;

		A -= S[(2*i)];
		ROTR(A,B%w);
		A =A ^ B;
	}
	    B -= S[1];
	    A -= S[0];
	//得到明文：转换A和B为字节数
	for(i=0; i<4; i++)
	{
		P[i] = ( A >> (8*i) ) & 0xff;
		P[i+4] = ( B >> (8*i) ) & 0xff;
	}
	//输出密文
	printf("密文：\n");
    for(i=0; i<N; i++)
		printf("%x ",C[i]);	
	printf("\n");
	//输出明文
	printf("密文解密后所得到的明文是：\n");
	for(i=0; i<N; i++)
		printf("%x ",P[i]);
	printf("\n");	
	printf("\n");

	
}
void RC_5::ROTL(unsigned long &x,int n)//x = x<<<n:将x循环左移n位(0=<n<32)
{
	int i;
	unsigned long temp;
	int rotl[32];//存放移出的比特
	for(i=0; i<n; i++) //x左移并保存移出的比特
	{
		//取最高位
		if(x&0x80000000) rotl[i] = 1;
		else rotl[i] = 0;
		x = x<<1;
	}

	temp = 0x0000;
	//计算移出的比特的值
	for(i=0; i<n; i++)
	{
		temp += rotl[i];
	    if(i<n-1)	temp = temp<<1;
	
	}
	x += temp;
}

void RC_5::ROTR(unsigned long &x,int n)//x = x<<<n:将x循环右移n位
{
	if(n)
	{
		unsigned long temp;
		temp = x <<(w-n);
		x = temp + (x>>n);
	}
}
void RC_5::key_create()//输入密钥
{
	int i ;
	string str ;
	cin >> str ;//str="请输入密钥（以字节为单位输入，用16进制形式）"
	//输入密钥
	for( i= 0 ; i < b ; i ++ )
		scanf("%x" , &K[i] ) ;
}

void RC_5::Key_Expand ()//密钥扩展
{
	int i, j, ll;
  //初始化扩展密钥表
	S[0] = Pw ;
	for( i = 1 ; i < T ; i++) //t = 2*r+2
		S[i] = S[i-1] + Qw;

	//把b字节长的密钥K[0, …,b-1]转换成c-字阵列L[0, …,c-1]
	unsigned long L[4];//c=b*8/w=4;
	ll = 4;
	for( i = 0 ;i < 4 ; i++ )
	{
		L[i] = 0 ;
		for( j = 3 ;j >= 0  ; j--)
		{
			L[i] += K[ i*4+j ] ;
			if(j) L[i] <<= 8;
		}
	}
   //为了增强复杂性，可对阵列S,L做多次处理：
   int x , y , k ;
   i = j = x = y = 0;
   if(ll<T) k = 3 * T ;
   else k = 3 * ll;
   while( k-- )
   {
	   S[i] = ( S[i] + x + y ) << 3;
	   x = S[i] ;
	   i = (i+1) % T ;

	   L[j] = ( L[j] + x + y ) << (x+y) ;
	   y = L[j] ;
	   j = ( j + 1 ) % ll ;
   }
}
 void main()
 {
	 freopen("in_lmhrc5.txt" , "r" , stdin);
	 freopen("out_lmhrc5.txt" , "w" , stdout);
	 RC_5 lmhrc5;
	 bool f;
	 string str;
	 cin>>str;//str="加密还是解密?1加密，0解密";
	 cin>>f;
	 if(f)lmhrc5.Encrypt();
	 else lmhrc5.decrypt();
	 cin>>str;
	 cin>>f;
	 if(f)lmhrc5.Encrypt();
	 else lmhrc5.decrypt();
 }