各类加密算法实现

1.各类加密算法实现03-03

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各类加密算法实现

序

因为不打算学密码学,所以只是写他们的原理而不是设计思路.

感谢这位up主:可厉害的土豆讲的非常清楚,我这边基本是她的视频笔记.

其他参考资料:

古典加密

老东西,到时候copy别人的吧

编码

虽然编码不算加密,但是CTF很多比赛把它当成加密的一环,也记录在这里.

base系列

对称加密算法

只有一个钥匙,不分公钥私钥.

流加密

一个字节一个字节加密

RC4

特征

密钥长度可变,用一个足够大的S表为基础,对表进行非线性变换,产生密钥流.

由于RC4算法加密是采用的xor，所以，一旦子密钥序列出现了重复，密文就有可能被破解。关于如何破解xor加密，请参看Bruce Schneier的Applied Cryptography一书的1.4节Simple XOR，在此我就不细说了。那么，RC4算法生成的子密钥序列是否会出现重复呢？由于存在部分弱密钥，使得子密钥序列在不到100万字节内就发生了完全的重复，如果是部分重复，则可能在不到10万字节内就能发生重复，因此，推荐在使用RC4算法时，必须对加密密钥进行测试，判断其是否为弱密钥。其不足主要体现于，在无线网络中IV（初始化向量）不变性漏洞。

而且，根据分析结果，没有任何的分析对于密钥长度达到128位的RC4有效，所以，RC4是最安全的加密算法之一，大家可以放心使用！

加密过程

初始化S表

填充S表(从0到255,一般来说是256个字节)
用密钥填充另一个256字节的k表
用k表对s表初始变换

void rc4_init(unsigned char*s,unsigned char*key, unsigned long Len)
{
    int i=0,j=0;
    //char k[256]={0};
    unsigned char k[256]={0};
    unsigned char tmp=0;
    for(i=0;i<256;i++) {
        s[i]=i;
        k[i]=key[i%Len];
    }
    for(i=0;i<256;i++) {
        j=(j+s[i]+k[i])%256;
        tmp=s[i];
        s[i]=s[j];//交换s[i]和s[j]
        s[j]=tmp;
    }
}

在初始化的过程中，密钥的主要功能是将S-box搅乱，i确保S-box的每个元素都得到处理，j保证S-box的搅乱是随机的。而不同的S-box在经过伪随机子密码生成算法的处理后可以得到不同的子密钥序列，将S-box和明文进行xor运算，得到密文，解密过程也完全相同。

加解密

RC4的加密解密过程是一样的.

/*加解密*/
void rc4_crypt(unsigned char*s,unsigned char*Data,unsigned long Len)
{
    int i=0,j=0,t=0;
    unsigned long k=0;
    unsigned char tmp;
    for(k=0;k<Len;k++)
    {
        i=(i+1)%256;
        j=(j+s[i])%256;
        tmp=s[i];
        s[i]=s[j];//交换s[x]和s[y]
        s[j]=tmp;14        t=(s[i]+s[j])%256;
        Data[k]^=s[t];
    }
}

块加密

一块一块加密,保证前后相关性,以免爆破出来.

DES(Data Encryption Standard)

特征

key长64位,56位参与运算,剩下8位为校验位

一个趣闻:美国制定的时候,改了表,原本很多人以为是为了留后门,结果后续出现了差分攻击,发现这改动提高了差分攻击的难度,也就是说美国内部密码学比外界提早20年.

缺点:密钥过短,在强大的计算机面前没法防御多久,十几年前就可以缩短到22个小时.

加密过程

DES加密过程 DES加密过程概括

密钥变换

DES-密钥变换

去除第8,16,...,64(8个校验码)
56位IP置换
分成两个部分28bit
循环左移

按照表格规则位移
置换为48bit密钥

IP置换（INITIAL PERMUTATIONS)

DES-IP置换表

DES-IP置换过程

先看Initial Permutation,也就是初始置换(没翻译过,猜的),拿前两个的58和50举例,这里面的数字是把原始数据的58位移动到第1位,第50位移动到第2位,以此类推.

F轮函数

然后IP置换的明文拆分成两个32位数据,称为L0,R0(左右).L0先不管,接下来是R0进行加密.

E扩展
主要目的是把R0从32位变成48位.

可以看到这里就是把4位的头和尾分别作为变化后的前一块的尾和头,而第一块的头为第32位,最后一块的位为第一位.剩下就和IP置换的差不多了.
异或
与48位密钥异或
S盒压缩处理
用8个S盒压缩处理得到32位数据,也就是说,异或结果等分成8块,每块6位输入压缩为4位输出.

具体过程:
也就是说,算了,看图片应该明白.
接着把行数和列数拿到表里看,是哪个数字就置换,然后再转化成2进制,只有四位.
P盒置换

把32位数据根据P盒再次置换.
与L0异或