Форум программистов, компьютерный форум CyberForum.ru

Алгоритм блочного шифрования Twofish - C++

Восстановить пароль Регистрация
 
xKRABx
0 / 0 / 0
Регистрация: 24.11.2010
Сообщений: 66
01.07.2014, 01:24     Алгоритм блочного шифрования Twofish #1
Здравствуйте. У меня возникла следующая проблема: алгоритм создаёт идентичные раундовые ключи как для ключа "12345", так и для "1", я так и не могу ошибку найти...

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
//Для удобства переопределим некоторые типы
#ifndef UINT
typedef unsigned int UINT;
#endif
 
#ifndef BYTE
typedef unsigned char BYTE;
#endif
 
class TwoFish{
public:
    //consturctors
    TwoFish(char *key, size_t length);
    TwoFish(BYTE *key, size_t length);
    //destructor
    ~TwoFish();
    //interface
    BYTE* encrypt(BYTE *plain);
    BYTE* decrypt(BYTE *cypher);
    UINT printSubkeys(int i);
private:
    //System methods
    void keySchedule(BYTE *key, size_t length);
    unsigned long long h(UINT inputWord, UINT* inputWordArray, short arraySize);
    BYTE q(BYTE x, int qt);
    BYTE ROR4(BYTE x);
    UINT ROR(UINT x, BYTE shift);
    UINT ROL(UINT x, BYTE shift);
    //attributes
    UINT keys[40];
    short k;
    UINT *SBox;
};
C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
//Конструктор
TwoFish::TwoFish(char *key, size_t length){
    BYTE *u_key = new BYTE[length];
    for (int i=0;i < length; i++){
        u_key[i] = (BYTE) key[i];
    }
    keySchedule(u_key, length);
}
 
TwoFish::TwoFish(BYTE *key, size_t length){
    keySchedule(key, length);
}
 
//Деструктор
TwoFish::~TwoFish(){
    delete [] SBox;
}
 
//Интерфейс
BYTE* TwoFish::encrypt(BYTE *plain){
    UINT
            A = (plain[0] << 24) + (plain[1] << 16) + (plain[2] << 8) + plain[3],
            B = (plain[4] << 24) + (plain[5] << 16) + (plain[6] << 8) + plain[7],
            C = (plain[8] << 24) + (plain[9] << 16) + (plain[10] << 8) + plain[11],
            D = (plain[12] << 24) + (plain[13] << 16) + (plain[14] << 8) + plain[15];
 
    //Отбеливание
    A ^= keys[0];
    B ^= keys[1];
    C ^= keys[2];
    D ^= keys[3];
 
    //16 раундов
    for(int i = 0; i < 16; i++){
        unsigned long long tA = h(A, SBox, k);
        unsigned long long tB = h(ROL(B, 8), SBox, k); // ROL
 
        D = ROL(D, 1); //ROL
        C ^= ((tA + tB + keys[2 * i + 8]) & 0xFFFFFFFF);
        D ^= ((tA + 2*tB + keys[2 * i + 9]) & 0xFFFFFFFF);
        C = ROR(C, 1); //ROR
 
        //Перестановка
        if (i != 15) {
            UINT tmp = C;
            C = A;
            A = tmp;
            tmp = D;
            D = B;
            B = tmp;
        }
    }
 
    //Отбеливание
    A ^= keys[4];
    B ^= keys[5];
    C ^= keys[6];
    D ^= keys[7];
 
    plain[0] = (A >> 24) & 0xFF;
    plain[1] = (A >> 16) & 0xFF;
    plain[2] = (A >> 8) & 0xFF;
    plain[3] = A & 0xFF;
    plain[4] = (B >> 24) & 0xFF;
    plain[5] = (B >> 16) & 0xFF;
    plain[6] = (B >> 8) & 0xFF;
    plain[7] = B & 0xFF;
    plain[8] = (C >> 24) & 0xFF;
    plain[9] = (C >> 16) & 0xFF;
    plain[10] = (C >> 8) & 0xFF;
    plain[11] = C & 0xFF;
    plain[12] = (D >> 24) & 0xFF;
    plain[13] = (D >> 16) & 0xFF;
    plain[14] = (D >> 8) & 0xFF;
    plain[15] = D & 0xFF;
return plain;
}
 
 
BYTE* TwoFish::decrypt(BYTE *cipher){
    UINT
            A = (cipher[0] << 24) + (cipher[1] << 16) + (cipher[2] << 8) + cipher[3],
            B = (cipher[4] << 24) + (cipher[5] << 16) + (cipher[6] << 8) + cipher[7],
            C = (cipher[8] << 24) + (cipher[9] << 16) + (cipher[10] << 8) + cipher[11],
            D = (cipher[12] << 24) + (cipher[13] << 16) + (cipher[14] << 8) + cipher[15];
    //Отбеливание
    A ^= keys[4];
    B ^= keys[5];
    C ^= keys[6];
    D ^= keys[7];
 
    //16 раундов
    for(int i = 16 - 1; i >= 0; i--){
        unsigned long long tA = h(A, SBox, k);
        unsigned long long tB = h(ROL(B,8), SBox, k); //ROL
        C = ROL(C, 1); //ROL
        C ^= ((tA + tB + keys[2 * i + 8]) & 0xFFFFFFFF);
        D ^= ((tA + 2*tB + keys[2 * i + 9]) & 0xFFFFFFFF);
        D = ROR(D, 1); //ROR
 
        //Перестановка
        if (i > 0) {
            UINT tmp = C;
            C = A;
            A = tmp;
            tmp = D;
            D = B;
            B = tmp;
        }
    }
 
    //Отбеливание
    A ^= keys[0];
    B ^= keys[1];
    C ^= keys[2];
    D ^= keys[3];
 
    cipher[0] = (A >> 24) & 0xFF;
    cipher[1] = (A >> 16) & 0xFF;
    cipher[2] = (A >> 8) & 0xFF;
    cipher[3] = A & 0xFF;
    cipher[4] = (B >> 24) & 0xFF;
    cipher[5] = (B >> 16) & 0xFF;
    cipher[6] = (B >> 8) & 0xFF;
    cipher[7] = B & 0xFF;
    cipher[8] = (C >> 24) & 0xFF;
    cipher[9] = (C >> 16) & 0xFF;
    cipher[10] = (C >> 8) & 0xFF;
    cipher[11] = C & 0xFF;
    cipher[12] = (D >> 24) & 0xFF;
    cipher[13] = (D >> 16) & 0xFF;
    cipher[14] = (D >> 8) & 0xFF;
    cipher[15] = D & 0xFF;
    return cipher;
}
 
UINT TwoFish::printSubkeys(int i){
    return keys[i];
}
 
//Системные методы
void TwoFish::keySchedule(BYTE *user_key, size_t length){
    short N = 0; //Выбираем длинну ключа
    if ( length > 192 ) {
        N = 256;
    } else if ((length > 128) && (length <=192)) {
        N = 192;
    } else N = 128;
 
    char *temp_key = new char[N];
 
    //Заполняем ключ нулями, если длинна не равна точно 128,192 или 256
    for(int i = 0; i < N; i++){
        temp_key[i] = ( i < length ) ? user_key[i] : 0;
    }
 
    //Объявляем переменные
    //Исходный ключ разбивается на 8*k байтов, где k = N/64.
    k = N / 64;
 
    //Задаём RS-матрицу
    BYTE RS[4][8] = {
        {0x01, 0xA4, 0x55, 0x87, 0x5A, 0x58, 0xDB, 0x9E},
        {0xA4, 0x56, 0x82, 0xF3, 0x1E, 0xC6, 0x68, 0xE5},
        {0x02, 0xA1, 0xFC, 0xC1, 0x47, 0xAE, 0x3D, 0x19},
        {0xA4, 0x55, 0x87, 0x5A, 0x58, 0xDB, 0x9E, 0x03}
    };
 
    //Векторы из k 32-битных слов
    UINT *Me = new UINT[k];
    UINT *Mo = new UINT[k];
 
    //Эти 8*k байтов разбиваются на слова по четыре байта, и в каждом слове байты переставляются в обратном порядке
    for(int c1 = 0, c2 = 0, i = 0; i < 2 * k; i++){
        if (i % 2 == 0) { //Для чётных i выполняем запись в Me
            Me[c1] = 0;
            for (int j = 4*i, shift = 3 ; j < 4*(i+1); j++, shift--){
                Me[c1] += (temp_key[j] << (shift * 8));
            }
            c1++;
        } else {
            Mo[c2] = 0;
            for (int j = 4*i, shift = 3 ; j < 4*(i+1); j++, shift--){
                Mo[c2] = temp_key[j] << (shift * 8);
            }
            c2++;
        }
    }
 
    //Генерируем S-box'ы
    SBox = new UINT[k];
    for( int i = 0; i < k; i++){
        SBox[k - 1 - i] = 0;
        for (int j = 0; j < 4; j++){
            UINT v = 0;
            for (int t = 0; t < 8; t++){
                v += RS[j][t] * temp_key[ 8*i + t ];
            }
            SBox[k - 1 - i] += ( v * (1 << (8 * j)));
        }
    }
 
 
    //Получаем раундовые ключи
    UINT ro = (1 << 24) + (1 << 16) + (1 << 8) + 1;
    for(int i = 0; i < 20; i++){
        unsigned long long A = h( 2 * i * ro, Me, k);
        unsigned long long B = h( (2 * i + 1) * ro, Mo, k);
        B = ROL(B,8); //ROL
        keys[2 * i] = (A + B) & 0xFFFFFFFF;
        keys[2 * i + 1] = ROL(((A + 2 * B) & 0xFFFFFFFF), 9); //ROL
    }
}
 
unsigned long long TwoFish::h(UINT inputWord, UINT *inputWordArray, short ArraySize){
    BYTE x[4]; //Разбиваем входное слово на 4 байта
    x[0] = (inputWord >> 24) & 0xFF;
    x[1] = (inputWord >> 16) & 0xFF;
    x[2] = (inputWord >> 8) & 0xFF;
    x[3] = inputWord & 0xFF;
 
    BYTE **l = new BYTE*[ArraySize]; //Разбиваем inputWordArray на 4 байта(каждую ячейку)
    for (int i = 0; i < ArraySize; i++) {
        l[i] = new BYTE[4];
        l[i][0] = (inputWordArray[i] >> 24) && 0xFF;
        l[i][1] = (inputWordArray[i] >> 16) && 0xFF;
        l[i][2] = (inputWordArray[i] >> 8) && 0xFF;
        l[i][3] = inputWordArray[i] && 0xFF;
    }
 
    //Генерируем 32-битное выходное слово
    BYTE y[4] = {0};
    if (ArraySize == 4) {
        y[0] = q(x[0], 1) ^ l[3][0];
        y[1] = q(x[1], 0) ^ l[3][1];
        y[2] = q(x[2], 0) ^ l[3][2];
        y[3] = q(x[3], 1) ^ l[3][3];
    } else {
        y[0] = x[0];
        y[1] = x[1];
        y[2] = x[2];
        y[3] = x[3];
    }
 
    if (ArraySize >= 3) {
        y[0] = q(y[0], 1) ^ l[2][0];
        y[1] = q(y[1], 0) ^ l[2][1];
        y[2] = q(y[2], 0) ^ l[2][2];
        y[3] = q(y[3], 1) ^ l[2][3];
    } else {
        y[0] = x[0];
        y[1] = x[1];
        y[2] = x[2];
        y[3] = x[3];
    }
    //__________________qx_____________qx_____________qx
    y[0] = q((q((q(y[0], 0) ^ l[1][0]), 0) ^ l[0][0]), 1);
    y[1] = q((q((q(y[1], 1) ^ l[1][1]), 0) ^ l[0][1]), 0);
    y[2] = q((q((q(y[2], 0) ^ l[1][2]), 1) ^ l[0][2]), 1);
    y[3] = q((q((q(y[3], 1) ^ l[1][3]), 1) ^ l[0][3]), 0);
 
    //Матрица MDS, сейчас будем на неё умножать
    BYTE MDS[4][4] = {
        {0x01, 0xEF, 0x5B, 0x5B},
        {0x5B, 0xEF, 0xEF, 0x01},
        {0xEF, 0x5B, 0x01, 0xEF},
        {0xEF, 0x01, 0xEF, 0x5B}
    };
 
    //Перемножаем вектор на матрицу
    unsigned long long H = 0;
    for (int j = 0; j < 4; j++){
        unsigned long long v = 0;
        for (int t = 0; t < 4; t++){
            v += MDS[j][t] * y[t];
        }
        H += v * ((unsigned long long)(1 << (8 * j)));
    }
 
    return H;
}
 
BYTE TwoFish::q(BYTE x, int op){
   Q_ASSERT( (op == 0) || (op == 1));
    const BYTE qt[2][4][16] = {
        //Таблица перестановок для q0
        {
            { 0x8, 0x1, 0x7, 0xD, 0x6, 0xF, 0x3, 0x2, 0x0, 0xB, 0x5, 0x9, 0xE, 0xC, 0xA, 0x4 },
            { 0xE, 0xC, 0xB, 0x8, 0x1, 0x2, 0x3, 0x5, 0xF, 0x4, 0xA, 0x6, 0x7, 0x0, 0x9, 0xD },
            { 0xB, 0xA, 0x5, 0xE, 0x6, 0xD, 0x9, 0x0, 0xC, 0x8, 0xF, 0x3, 0x2, 0x4, 0x7, 0x1 },
            { 0xD, 0x7, 0xF, 0x4, 0x1, 0x2, 0x6, 0xE, 0x9, 0xB, 0x3, 0x0, 0x8, 0x5, 0xC, 0xA }
        },
 
        //Таблица перестановок для q1
        {
            { 0x2, 0x8, 0xB, 0xD, 0xF, 0x7, 0x6, 0xE, 0x3, 0x1, 0x9, 0x4, 0x0, 0xA, 0xC, 0x5 },
            { 0x1, 0xE, 0x2, 0xB, 0x4, 0xC, 0x3, 0x7, 0x6, 0xD, 0xA, 0x5, 0xF, 0x9, 0x0, 0x8 },
            { 0x4, 0xC, 0x7, 0x5, 0x1, 0x6, 0x9, 0xA, 0x0, 0xE, 0xD, 0x8, 0x2, 0xB, 0x3, 0xF },
            { 0xB, 0x9, 0x5, 0x1, 0xC, 0x3, 0xD, 0xE, 0x6, 0x4, 0x7, 0xF, 0x2, 0x0, 0x8, 0xA }
        },
    };
 
    //Сами перестановки и изменения
    BYTE a0 = x / 16;
    BYTE b0 = x % 16;
 
    BYTE a1 = a0 ^ b0;
    BYTE b1 = a0 ^ ROR4(b0) ^ ((8 * a0) % 16); //ROR4
 
    BYTE a2 = qt[op][0][a1];
    BYTE b2 = qt[op][1][b1];
 
    BYTE a3 = a2 ^ b2;
    BYTE b3 = a2 ^ ROR4(b2) ^ ((8 * a2) % 16);  //ROR4
 
    BYTE a4 = qt[op][2][a3];
    BYTE b4 = qt[op][3][b3];
 
    return (16*b4 + a4);
}
 
//Правый циклический сдвиг на 4 младших бита
BYTE TwoFish::ROR4(BYTE x){
    return (((x << 3) & 0xF) | ( (x & 0xF) >> 1));
}
 
//Левый циклический сдвиг на unsigned int
UINT TwoFish::ROL(UINT x, BYTE shift){
    BYTE shl = shift % (sizeof(x)*8);
    if (shl == 0) return x;
    return ((x << shl) | (x >> (sizeof(x)*8 - shl)));
}
 
//Правый циклический сдвиг на unsigned int
UINT TwoFish::ROR(UINT x, BYTE shift){
    BYTE shl = shift % (sizeof(x)*8);
    if (shl == 0) return x;
    return ((x >> shl) | (x << (sizeof(x)*8 - shl)));
}
Заранее спасибо.
Similar
Эксперт
41792 / 34177 / 6122
Регистрация: 12.04.2006
Сообщений: 57,940
01.07.2014, 01:24     Алгоритм блочного шифрования Twofish
Посмотрите здесь:

Алгоритм шифрования Рабина C++
Реализация блочного алгоритма шифрования - Tiny Encryption Algorithm (TEA) C++
принцип блочного шифрования C++
C++ Алгоритм симметричного шифрования TwoFish
C++ Алгоритм шифрования DES
Алгоритм шифрования XTEA C++
C++ Алгоритм шифрования Anubis
алгоритм шифрования MISTY1 C++

Искать еще темы с ответами

Или воспользуйтесь поиском по форуму:
После регистрации реклама в сообщениях будет скрыта и будут доступны все возможности форума.
Ответ Создать тему
Опции темы

Текущее время: 23:23. Часовой пояс GMT +3.
КиберФорум - форум программистов, компьютерный форум, программирование
Powered by vBulletin® Version 3.8.9
Copyright ©2000 - 2016, vBulletin Solutions, Inc.
Рейтинг@Mail.ru