DES

1977年1月，美國政府頒佈：採納IBM公司設計的方案作為非機密資料的正式資料加密標準（DES Data Encryption Standard) 。

目前在國內，隨著三金工程尤其是金卡工程的啟動，DES演算法在POS、ATM、磁卡及智慧卡（IC卡）、加油站、高速公路收費站等領域被廣泛應用，以此來實現關鍵資料的保密，如信用卡持卡人的PIN的加密傳輸，IC卡與POS間的雙向認證、金融交易資料包的MAC校驗等，均用到DES演算法。

DES演算法的入口引數有三個：Key、Data、Mode。

　　其中Key為8個位元組共64位，是DES演算法的工作金鑰

；

　　Data也為8個位元組64位，是要被加密或被解密的資料；

　　Mode為DES的工作方式，有兩種：加密或解密。

　　DES演算法是這樣工作的：

　　如Mode為加密，則用Key 去把資料Data進行加密， 生成Data的密碼形式（64位）作為DES的輸出結果；

　　如Mode為解密，則用Key去把密碼形式的資料Data解密，還原為Data的明碼形式（64位）作為DES的輸出結果。

　　在通訊網路的兩端，雙方約定一致的Key，在通訊的源點用Key對核心資料進行DES加密，然後以密碼形式在公共通訊網（如電話網）中傳輸到通訊網路的終點，資料到達目的地後，用同樣的Key對密碼資料進行解密，便再現了明碼形式的核心資料。這樣，便保證了核心資料（如PIN、MAC等）在公共通訊網中傳輸的安全性和可靠性。

　　通過定期在通訊網路的源端和目的端同時改用新的Key，便能更進一步提高資料的保密性，這正是現在金融交易網路的流行做法。

 

 

3DES

　　3DES是DES加密演算法的一種模式，它使用3條64位的金鑰對資料進行三次加密。資料加密標準（DES）是美國的一種由來已久的加密標準，它使用對稱金鑰加密法。

　　3DES（即Triple DES）是DES向AES過渡的加密演算法（1999年，NIST將3-DES指定為過渡的加密標準），是DES的一個更安全的變形。它以DES為基本模組，通過組合分組方法設計出分組加密演算法。

　　設Ek()和Dk()代表DES演算法的加密和解密過程，K代表DES演算法使用的金鑰，P代表明文，C代表密表，這樣，

　　3DES加密過程為：C=Ek3(Dk2(Ek1(P)))

　　3DES解密過程為：P=Dk1((EK2(Dk3(C)))

　　K1、K2、K3決定了演算法的安全性，若三個金鑰互不相同，本質上就相當於用一個長為168位的金鑰進行加密。多年來，它在對付強力攻擊時是比較安全的。若資料對安全性要求不那麼高，K1可以等於K3。在這種情況下，金鑰的有效長度為112位。

AES

　　AES(Advanced Encryption Standard)：高階加密標準，是下一代的加密演算法標準，速度快，安全級別高。

　　用AES加密2000年10月，NIST（美國國家標準和技術協會）宣佈通過從15種候選演算法中選出的一項新的密匙加密標準。Rijndael被選中成為將來的 AES。Rijndael是在1999年下半年，由研究員Joan Daemen 和 Vincent Rijmen 建立的。AES正日益成為加密各種形式的電子資料的實際標準。

　　美國標準與技術研究院（NIST）於2002年5月26日製定了新的高階加密標準（AES）規範。

　　AES演算法基於排列和置換運算。排列是對資料重新進行安排，置換是將一個數據單元替換為另一個。

　　AES使用幾種不同的方法來執行排列和置換運算。AES是一個迭代的、對稱金鑰分組的密碼，它可以使用128、192和256位金鑰，並且用128位（16位元組）分組加密和解密資料。

　　與公共金鑰加密使用金鑰對不同，對稱金鑰密碼使用相同的金鑰加密和解密資料。通過分組密碼返回的加密資料的位數與輸入資料相同。迭代加密使用一個迴圈結構，在該迴圈中重複置換和替換輸入資料。

演算法   Key                  位數                 可逆?                其它
MD5    沒有Key,             有區別16位和32位,    不可逆               (無)
SHA    （？）              （？）                不可逆               (無)
RSA    有（公Key,私KEY）   （？）                可逆                 公、私Key採用不同的加密演算法
DES3   有                  （？）                可逆                 (無)
AES    有                  （？）                可逆                 (無)
BASE64 沒有KEY             （？）                可逆                 (無)

雜湊函式,比如MD5,SHA，這些都不是加密演算法。要注意他們的區別和用途，很多網友都把md5說成是加密演算法，這是嚴重不正確的啊。

雜湊函式：MD5，SHA 是沒有金鑰的，相當與指紋的概念，因此也是不可逆的；
          md5是128位的，SHA有不同的演算法，有128，256等位。。。如SHA-256,SHA-384
然後 就是 Base64,這更加不屬於加密演算法的範圍了，它只是將byte[]陣列進行了轉換，為什麼要轉換呢？就是因為很多加密後的密文後者一些特殊的byte[]陣列需要顯示出來，或者需要進行傳遞（電子郵件），但是直接轉換就會導致很多不可顯示的字元，會丟失一些資訊，因此就轉換位Base64編碼，這些都是可顯示的字元。所以轉換後，長度會增加。它是可逆的。
 
再就是 3DES,DES 這才是加密演算法，因此也是可逆的，加解密需要金鑰,也就是你說的key

最後是 RSA ,這是公鑰密碼，也就是加密和解密金鑰不同，也是可逆的。

DES演算法：

DES演算法把64位的明文輸入塊變為64位的密文輸出塊，它所使用的金鑰也是64位，整個演算法的主流程圖如下：
其功能是把輸入的64位資料塊按位重新組合，並把輸出分為L0、R0兩部分，每部分各長32位，其置換規則見下表：
58,50,12,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,
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,
即將輸入的第58位換到第一位，第50位換到第2位，...，依此類推，最後一位是原來的第7位。L0、R0則是換位輸出後的兩部分，L0是輸出的 左 32位，R0 是右32位，例：設定換前的輸入值為D1D2D3......D64，則經過初始置換後的結果 為：L0=D58D50...D8；R0= D57D49...D7。
經過16次迭代運算後。得到L16、R16，將此作為輸入，進行逆置換，即得到密文輸出。逆置換正好是初始置的逆運算，例如，第1位經過初始置換後，處於第40位，而通過逆置換，又將第40位換回到第1位，其逆置換規則如下表所示：
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,
放大換位表
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,
單純換位表
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,
在f(Ri,Ki)演算法描述圖中，S1,S2...S8為選擇函式，其功能是把6bit資料變為4bit資料。下面給出選擇函式Si(i=1,2......8)的功能表：
選擇函式Si
S1:
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,
S2:
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,
S3:
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,
S4:
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,
S5:
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,
S6:
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,
S7:
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,
S8:
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,
在此以S1為例說明其功能，我們可以看到：在S1中，共有4行資料，命名為0，1、2、3行；每行有16列，命名為0、1、2、3，......，14、15列。
現設輸入為： D＝D1D2D3D4D5D6
令：列＝D2D3D4D5
行＝D1D6
然後在S1表中查得對應的數，以4位二進位制表示，此即為選擇函式S1的輸出。下面給出子金鑰Ki(48bit)的生成演算法
從子金鑰Ki的生成演算法描述圖中我們可以看到：初始Key值為64位，但DES演算法規定，其中第8、16、......64位是奇偶校驗位，不參 與 DES運算。故Key 實際可用位數便只有56位。即：經過縮小選擇換位表1的變換後，Key 的位數由64 位變成了56位，此56位分為C0、 D0兩部分，各28位，然後分別進行第1次迴圈左移，得到C1、D1，將C1（28位）、D1（28位）合併得到56 位，再經過縮小選擇換位2，從而便 得到了金鑰K0（48位）。依此類推，便可得到K1、K2、......、K15，不過需要注意的是，16次迴圈左移對應的左移位數要依據下述規則進行：
迴圈左移位數
1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1
以上介紹了DES演算法的加密過程。DES演算法的解密過程是一樣的，區別僅僅在於第一次迭代時用子金鑰K15，第二次K14、......，最後一次用K0，演算法本身並沒有任何變化。

[cpp]  view plain copy

1. //DES演算法加密  
2. #include  
3. #include  
4. using namespace std;  
5. char * str2bin(char *str){//將16位16進位制碼轉換為64位二進位制碼(不足8位高位補0)  
6.     int i;  
7.     char *st2;  
8.     st2=(char*)malloc(sizeof(char)*65);  
9.     st2[0]='';  
10.     for(i=0;i<16;i++){  
11.         switch(str[i]){  
12.         case '0':strcat(st2,"0000");break;  
13.         case '1':strcat(st2,"0001");break;  
14.         case '2':strcat(st2,"0010");break;  
15.         case '3':strcat(st2,"0011");break;  
16.         case '4':strcat(st2,"0100");break;  
17.         case '5':strcat(st2,"0101");break;  
18.         case '6':strcat(st2,"0110");break;  
19.         case '7':strcat(st2,"0111");break;  
20.         case '8':strcat(st2,"1000");break;  
21.         case '9':strcat(st2,"1001");break;  
22.         case 'A':strcat(st2,"1010");break;  
23.         case 'B':strcat(st2,"1011");break;  
24.         case 'C':strcat(st2,"1100");break;  
25.         case 'D':strcat(st2,"1101");break;  
26.         case 'E':strcat(st2,"1110");break;  
27.         case 'F':strcat(st2,"1111");break;  
28.         }  
29.     }  
30.     st2[64]='';  
31.     return st2;  
32. }  
33. char * bin2str(char *st2){//將64位二進位制碼轉換為16位16進位制碼  
34.     int i,j;  
35.     char *st;  
36.     int a[]={8,4,2,1};  
37.     int buf;  
38.     st=(char*)malloc(sizeof(char)*17);  
39.     for(i=0;i<16;i++){  
40.         buf=0;  
41.         for(j=0;j<4;j++){  
42.             buf=buf+(st2[i*4+j]=='1'? a[j]:0);  
43.         }  
44.         switch(buf){  
45.         case 0: st[i]='0';break;  
46.         case 1: st[i]='1';break;  
47.         case 2: st[i]='2';break;  
48.         case 3: st[i]='3';break;  
49.         case 4: st[i]='4';break;  
50.         case 5: st[i]='5';break;  
51.         case 6: st[i]='6';break;  
52.         case 7: st[i]='7';break;  
53.         case 8: st[i]='8';break;  
54.         case 9: st[i]='9';break;  
55.         case 10: st[i]='A';break;  
56.         case 11: st[i]='B';break;  
57.         case 12: st[i]='C';break;  
58.         case 13: st[i]='D';break;  
59.         case 14: st[i]='E';break;  
60.         case 15: st[i]='F';break;  
61.         }          
62.     }  
63.     st[16]='';  
64.     return st;  
65. }  
66. char * chushizhihuan(char *strb){//1.初始置換  
67.     char *stra;  
68.     int i;  
69.     stra=(char*)malloc(sizeof(char)*65);  
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