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BlowFish加解密原理与代码实现

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发表于 2023-10-9 14:52:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
BlowFish加解密原理与代码实现
BlowFish加解密原理与代码实现一丶简介
​        BlowFish 是一个对称加密的加密算法。由Bruce Schneier，1993年设计的。是一个免费自由使用的加密算法。
了解的必要知识
  • BlowFish是一个对称区块加密算法。每次加密数据为 64位 （2个int)类型数据大小。八个字节
  • BlowFish 密钥采用32-448位
  • BlowFish是由一个16轮循环的Feistel结构进行加密的。
二丶原理与代码介绍2.1 BlowFish算法流程
BlowFish 算法流程是由两部分组成 分别是密钥扩展以及数据加密
在数据加密中是一个16轮循环的Feistel网络。每一轮由一个密钥相关置换和一个密钥与数据相关的替换组成的。
先说一下BlowFish需要的子密钥。
BlowFish在加密或者初始化的过程中会使用两个盒来进行加密
分别是PBOX 以及SBOX
PBOX是 由18个32位的字的子密钥组成的。这些密钥可以通过预计算产生的。
其中PBOX记录的就是Π后面的小数位。转换成16进制存储到pBox中
例如：
  1. p[0] = 0x243F6A88
  2. P[1] = 0X85A308D3
  3. P[2] = 0X13198A2E
  4. P[3] = 0X03707344
复制代码
关于数学中Π大家应该知道。这里不再累赘。关于如何计算Π后面的小数位以及将小数位转为十六进制存储到p[0]---p[18] 这里也不再赘述。 因为这些都是预计算好的。我们直接使用就可以。
关于小数转为16进制可以使用网站进行转换（不确保以后还能否使用）：小数转换16进制
例子如下：
0001.png
Sbox跟PBOX一样也是Π的小数位组成。sBox是4组8*32的数组。 如下
  1. s_box[4][256] = {{},{},{},{}};
复制代码
pBox与Sbox就是BlowFish算法进行加密的核心置换表
2.2 子密钥生成
​        如果想进行数据加密。那么我们就要进行子密钥生成。也就是要将我们的Key 与 pbox进行 亦或
那么说一下流程吧
示例代码如下：
  1. #define N 16
  2. //定义初始化需要用到的加密结构
  3. typedef struct _BLOWFISH_CTX
  4. {
  5.     //定义初始化的pbox 以及 sbox 在程序中进行初始化
  6.     unsigned int pbox[N + 2];  //总共18
  7.     unsigned int sbox[4][256];
  8. }BLOWFISH_CTX,*PBLOWFISH_CTX;

  10. bool BlowFishInit(BLOWFISH_CTX* blowCtx, unsigned char * key, unsigned int keylen)
  11. {
  12.     //第一步初始化Sbox的值 sbox是预先生成的。在全局区是 ORIG_S 数组
  13.     for (int Row = 0; Row < 4; Row++)
  14.     {
  15.         for (int Col = 0; Col < 256; Col++)
  16.         {
  17.             blowCtx->sbox[Row][Col] = ORIG_S[Row][Col];
  18.         }
  19.     }

  21.     /*
  22.     第二步 子密钥生成设置key_Pbox
  23.     设置pbox
  24.     1.循环18轮
  25.     2.每轮都设置ctx.pbox值与data ^
  26.     3.data = *(DWORD*)key[0] key[1].....
  27.     data其实就是4字节转换的Ascii值
  28.     设key = "IBinary"
  29.     data = "IBin"  类似于 memcpy(&data,"IBin",4);
  30.     当key不足的时候重新从头开始获取并且补足
  31.     */
  32.     int KeyIndex = 0;
  33.     for (int index = 0; index < N + 2; index++)
  34.     {
  35.         unsigned int data = 0;
  36.         //填充data 将key的字符设置到data当中
  37.         for (int k = 0; k < 4; k++)
  38.         {
  39.             //通过移位设置每个字符
  40.             data = (data << 8) | key[KeyIndex];
  41.             KeyIndex++;
  42.             //如果超出了key长度 那么key要从开始
  43.             if (KeyIndex >= keylen)
  44.                 KeyIndex = 0;
  45.         }
  46.         //这是时设置key_pbox的值。 原理就是 pbox ^ data  data就是我们的第二层循环。 就是获取四字节的key值 如果你的key只有四个字节。那么
  47.         //都可以不使用第二层循环了
  48.         blowCtx->pbox[index] = ORIG_P[index] ^ data;
  49.     }

  51.     /*
  52.     第三步 设置key_pbox 与 key_sbox的值
  53.            1.对一个64位0 进行加密。加密结果的输出设置到pbox[i]与pbox[i+1]中
  54.            2.初始化key_pbox之后继续重用Data1与Data2 继续进行加密设置到s_box中
  55.     */
  56.    
  57.     unsigned int Data1 = 0;
  58.     unsigned int Data2 = 0;
  59.     for (int i = 0; i < N + 2; i+=2)
  60.     {
  61.         BlowFish_Encry(blowCtx, &Data1, &Data2);
  62.         blowCtx->pbox[i] = Data1;
  63.         blowCtx->pbox[i+1] = Data2;
  64.     }
  65.     //初始化Sbox
  66.     for (int i = 0; i < 4; i++)
  67.     {
  68.         for (int j = 0; j < 256; j += 2)
  69.         {
  70.             BlowFish_Encry(blowCtx, &Data1, &Data2);
  71.             blowCtx->sbox[i][j] = Data1;
  72.             blowCtx->sbox[i][j + 1] = Data2;
  73.         }
  74.     }
  75.     return true;
  76. }
复制代码
2.3 加密原理
​        BlowFish加密很简单。就是 将一个数 拆分为 左右各32位数值 （也就是 8个字节 左边四个字节，右边四个字节） 然后 左边进行 ^ key_pbox 当作下一次循环的右边。  右边 则是 右边 ^ F(左边) 下次当作循环的左边。
循环16轮。
说着挺难。看下图：
简单的加密流程图：
00002.png
在这里我们只看加密
  1. 原理就三行重要代码 循环16次
  2. R = L ^ Key_pbox[i]
  3. L = F(R) ^ L
  4. swap(R,L);
  5. 最后一轮单独设置介绍完F之后继续说
复制代码
这里不得不介绍下F函数。 F函数的输入是一个32位数 也就是四个字节类型数据。 然后内部就是将32位数进行拆分成abcd
例如：
  1. data = 0x12345678

  3. 拆分后
  4. a = 0x12
  5. b = 0x34
  6. c = 0x56
  7. d = 0x78
复制代码
拆分后的a b c d然后去Key_sbox中查表 然后取出对应的值。
公式如下：
  1. ((s1,a + s2,b) ^ s3,c) + s4,d
  2. 对应数组操作就是
  3. value = key_sbox[0][a] + Key_sbox[1][b]
  4. value  = value ^ key_sbox[2][c]
  5. Value = value + Key_sbox[3][d]
  6. 公式是从s1a s2b s3c s4d开始的。 数组下标是从0开始的。所以s1对应的就是 Key_sbox[0] 后面依次类推。
  7. 最后返回Value
  8. 公式简单记一下就是 return (((a + b) ^ c) + d)
复制代码
F函数明白了那么回头继续看一下加密操作。
图如下：
0003.png
可以看到 首先计算 L ^Kr(Key_pbox) 然后结果直接作为下一轮的右侧
右侧则是 经过论函数F 进行设置的。 最后变为下一轮循环的左侧。
R = R ^F（L）
最后一轮的话需要单独设置
  1. R = R ^ Key_pbox[16]  //数组中下标16就代表17
  2. L = L ^ Key_pbox[17]  //同上这里是代表下标18
复制代码
其实加密函数就是循环16次。 然后每一轮都对 左侧32位 右侧32位进行操作。 操作之后直接作为下一轮循环的左右侧
核心代码如下：
  1. void BlowFish_Encry(PBLOWFISH_CTX blowCtx, unsigned int* left, unsigned int* right)
  2. {
  3.     unsigned long  Xl;
  4.     unsigned long  Xr;
  5.     unsigned long  temp;
  6.     short       i;

  8.     //第一步 获取左右侧的数据 每组32位
  9.     Xl = *left;
  10.     Xr = *right;

  12.         //第二部进行16轮的加密 最后交换xl xr 作为下一轮循环的左右侧
  13.     for (i = 0; i < N; ++i) {
  14.         Xl = Xl ^ blowCtx->pbox[i];
  15.         Xr = F(blowCtx, Xl) ^ Xr;

  17.         temp = Xl;
  18.         Xl = Xr;                                                //交换左右的值。 l = R r= l 继续下一轮循环。总共16轮
  19.         Xr = temp;
  20.     }

  22.         //第三步 进行16轮循环之后我们需要特殊操作。 最后直接设置xr 与xr即可。
  23.     temp = Xl;
  24.     Xl = Xr;                          //16轮完毕之后交换变量
  25.     Xr = temp;

  27.     Xr = Xr ^ blowCtx->pbox[N];              //最后进行一次疑或
  28.     Xl = Xl ^ blowCtx->pbox[N + 1];

  30.     *left = Xl;
  31.     *right = Xr;
  32. }
复制代码
至此我们的blowFish加密已经完成
2.4 BlowFish的解密
​                解密与加密是相反操作。  加密的时候是从0开始遍历16轮 然后依次对xl xr进行操作。
解密的时候做事从16开始然后迭代16轮 对左右两侧做操作
最后16轮循环完毕之后还是进行一次^
代码如下：
  1. void BlowFish_Decrypt(PBLOWFISH_CTX blowCtx, unsigned int* left, unsigned int* right)
  2. {
  3.     unsigned int Xl = *left;
  4.     unsigned int Xr = *right;

  6.     //倒着循环
  7.     for (int i = N + 1; i > 1; --i)
  8.     {
  9.         Xl = Xl ^ blowCtx->pbox[i];
  10.         Xr = Xr ^ F(blowCtx, Xl);
  11.         
  12.         //继续左右交换
  13.         unsigned int temp = Xl;
  14.         Xl = Xr;
  15.         Xr = temp;
  16.     }

  18.     //最后一轮继续交换
  19.     unsigned int temp = Xl;
  20.     Xl = Xr;
  21.     Xr = temp;

  23.     //返还原
  24.     Xr = Xr ^ blowCtx->pbox[1];
  25.     Xl = Xl ^ blowCtx->pbox[0];

  27.     //设置变量返回
  28.     *left = Xl;
  29.     *right = Xr;
  30. }
复制代码
至此解密完成
2.5.完成代码
blowfish.h
  1. #pragma once

  3. /*

  5. 使用BlowFish进行加解密
  6. */

  8. //定义全局旧的pbox sbox 都是根据小数来的。


  11. #define N               16

  13. static const unsigned long ORIG_P[16 + 2] = {
  14.         0x243F6A88L, 0x85A308D3L, 0x13198A2EL, 0x03707344L,
  15.         0xA4093822L, 0x299F31D0L, 0x082EFA98L, 0xEC4E6C89L,
  16.         0x452821E6L, 0x38D01377L, 0xBE5466CFL, 0x34E90C6CL,
  17.         0xC0AC29B7L, 0xC97C50DDL, 0x3F84D5B5L, 0xB5470917L,
  18.         0x9216D5D9L, 0x8979FB1BL
  19. };

  21. static const unsigned long ORIG_S[4][256] = {
  22.     {   0xD1310BA6L, 0x98DFB5ACL, 0x2FFD72DBL, 0xD01ADFB7L,
  23.         0xB8E1AFEDL, 0x6A267E96L, 0xBA7C9045L, 0xF12C7F99L,
  24.         0x24A19947L, 0xB3916CF7L, 0x0801F2E2L, 0x858EFC16L,
  25.         0x636920D8L, 0x71574E69L, 0xA458FEA3L, 0xF4933D7EL,
  26.         0x0D95748FL, 0x728EB658L, 0x718BCD58L, 0x82154AEEL,
  27.         0x7B54A41DL, 0xC25A59B5L, 0x9C30D539L, 0x2AF26013L,
  28.         0xC5D1B023L, 0x286085F0L, 0xCA417918L, 0xB8DB38EFL,
  29.         0x8E79DCB0L, 0x603A180EL, 0x6C9E0E8BL, 0xB01E8A3EL,
  30.         0xD71577C1L, 0xBD314B27L, 0x78AF2FDAL, 0x55605C60L,
  31.         0xE65525F3L, 0xAA55AB94L, 0x57489862L, 0x63E81440L,
  32.         0x55CA396AL, 0x2AAB10B6L, 0xB4CC5C34L, 0x1141E8CEL,
  33.         0xA15486AFL, 0x7C72E993L, 0xB3EE1411L, 0x636FBC2AL,
  34.         0x2BA9C55DL, 0x741831F6L, 0xCE5C3E16L, 0x9B87931EL,
  35.         0xAFD6BA33L, 0x6C24CF5CL, 0x7A325381L, 0x28958677L,
  36.         0x3B8F4898L, 0x6B4BB9AFL, 0xC4BFE81BL, 0x66282193L,
  37.         0x61D809CCL, 0xFB21A991L, 0x487CAC60L, 0x5DEC8032L,
  38.         0xEF845D5DL, 0xE98575B1L, 0xDC262302L, 0xEB651B88L,
  39.         0x23893E81L, 0xD396ACC5L, 0x0F6D6FF3L, 0x83F44239L,
  40.         0x2E0B4482L, 0xA4842004L, 0x69C8F04AL, 0x9E1F9B5EL,
  41.         0x21C66842L, 0xF6E96C9AL, 0x670C9C61L, 0xABD388F0L,
  42.         0x6A51A0D2L, 0xD8542F68L, 0x960FA728L, 0xAB5133A3L,
  43.         0x6EEF0B6CL, 0x137A3BE4L, 0xBA3BF050L, 0x7EFB2A98L,
  44.         0xA1F1651DL, 0x39AF0176L, 0x66CA593EL, 0x82430E88L,
  45.         0x8CEE8619L, 0x456F9FB4L, 0x7D84A5C3L, 0x3B8B5EBEL,
  46.         0xE06F75D8L, 0x85C12073L, 0x401A449FL, 0x56C16AA6L,
  47.         0x4ED3AA62L, 0x363F7706L, 0x1BFEDF72L, 0x429B023DL,
  48.         0x37D0D724L, 0xD00A1248L, 0xDB0FEAD3L, 0x49F1C09BL,
  49.         0x075372C9L, 0x80991B7BL, 0x25D479D8L, 0xF6E8DEF7L,
  50.         0xE3FE501AL, 0xB6794C3BL, 0x976CE0BDL, 0x04C006BAL,
  51.         0xC1A94FB6L, 0x409F60C4L, 0x5E5C9EC2L, 0x196A2463L,
  52.         0x68FB6FAFL, 0x3E6C53B5L, 0x1339B2EBL, 0x3B52EC6FL,
  53.         0x6DFC511FL, 0x9B30952CL, 0xCC814544L, 0xAF5EBD09L,
  54.         0xBEE3D004L, 0xDE334AFDL, 0x660F2807L, 0x192E4BB3L,
  55.         0xC0CBA857L, 0x45C8740FL, 0xD20B5F39L, 0xB9D3FBDBL,
  56.         0x5579C0BDL, 0x1A60320AL, 0xD6A100C6L, 0x402C7279L,
  57.         0x679F25FEL, 0xFB1FA3CCL, 0x8EA5E9F8L, 0xDB3222F8L,
  58.         0x3C7516DFL, 0xFD616B15L, 0x2F501EC8L, 0xAD0552ABL,
  59.         0x323DB5FAL, 0xFD238760L, 0x53317B48L, 0x3E00DF82L,
  60.         0x9E5C57BBL, 0xCA6F8CA0L, 0x1A87562EL, 0xDF1769DBL,
  61.         0xD542A8F6L, 0x287EFFC3L, 0xAC6732C6L, 0x8C4F5573L,
  62.         0x695B27B0L, 0xBBCA58C8L, 0xE1FFA35DL, 0xB8F011A0L,
  63.         0x10FA3D98L, 0xFD2183B8L, 0x4AFCB56CL, 0x2DD1D35BL,
  64.         0x9A53E479L, 0xB6F84565L, 0xD28E49BCL, 0x4BFB9790L,
  65.         0xE1DDF2DAL, 0xA4CB7E33L, 0x62FB1341L, 0xCEE4C6E8L,
  66.         0xEF20CADAL, 0x36774C01L, 0xD07E9EFEL, 0x2BF11FB4L,
  67.         0x95DBDA4DL, 0xAE909198L, 0xEAAD8E71L, 0x6B93D5A0L,
  68.         0xD08ED1D0L, 0xAFC725E0L, 0x8E3C5B2FL, 0x8E7594B7L,
  69.         0x8FF6E2FBL, 0xF2122B64L, 0x8888B812L, 0x900DF01CL,
  70.         0x4FAD5EA0L, 0x688FC31CL, 0xD1CFF191L, 0xB3A8C1ADL,
  71.         0x2F2F2218L, 0xBE0E1777L, 0xEA752DFEL, 0x8B021FA1L,
  72.         0xE5A0CC0FL, 0xB56F74E8L, 0x18ACF3D6L, 0xCE89E299L,
  73.         0xB4A84FE0L, 0xFD13E0B7L, 0x7CC43B81L, 0xD2ADA8D9L,
  74.         0x165FA266L, 0x80957705L, 0x93CC7314L, 0x211A1477L,
  75.         0xE6AD2065L, 0x77B5FA86L, 0xC75442F5L, 0xFB9D35CFL,
  76.         0xEBCDAF0CL, 0x7B3E89A0L, 0xD6411BD3L, 0xAE1E7E49L,
  77.         0x00250E2DL, 0x2071B35EL, 0x226800BBL, 0x57B8E0AFL,
  78.         0x2464369BL, 0xF009B91EL, 0x5563911DL, 0x59DFA6AAL,
  79.         0x78C14389L, 0xD95A537FL, 0x207D5BA2L, 0x02E5B9C5L,
  80.         0x83260376L, 0x6295CFA9L, 0x11C81968L, 0x4E734A41L,
  81.         0xB3472DCAL, 0x7B14A94AL, 0x1B510052L, 0x9A532915L,
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  217.         0xB78C1B6BL, 0x21A19045L, 0xB26EB1BEL, 0x6A366EB4L,
  218.         0x5748AB2FL, 0xBC946E79L, 0xC6A376D2L, 0x6549C2C8L,
  219.         0x530FF8EEL, 0x468DDE7DL, 0xD5730A1DL, 0x4CD04DC6L,
  220.         0x2939BBDBL, 0xA9BA4650L, 0xAC9526E8L, 0xBE5EE304L,
  221.         0xA1FAD5F0L, 0x6A2D519AL, 0x63EF8CE2L, 0x9A86EE22L,
  222.         0xC089C2B8L, 0x43242EF6L, 0xA51E03AAL, 0x9CF2D0A4L,
  223.         0x83C061BAL, 0x9BE96A4DL, 0x8FE51550L, 0xBA645BD6L,
  224.         0x2826A2F9L, 0xA73A3AE1L, 0x4BA99586L, 0xEF5562E9L,
  225.         0xC72FEFD3L, 0xF752F7DAL, 0x3F046F69L, 0x77FA0A59L,
  226.         0x80E4A915L, 0x87B08601L, 0x9B09E6ADL, 0x3B3EE593L,
  227.         0xE990FD5AL, 0x9E34D797L, 0x2CF0B7D9L, 0x022B8B51L,
  228.         0x96D5AC3AL, 0x017DA67DL, 0xD1CF3ED6L, 0x7C7D2D28L,
  229.         0x1F9F25CFL, 0xADF2B89BL, 0x5AD6B472L, 0x5A88F54CL,
  230.         0xE029AC71L, 0xE019A5E6L, 0x47B0ACFDL, 0xED93FA9BL,
  231.         0xE8D3C48DL, 0x283B57CCL, 0xF8D56629L, 0x79132E28L,
  232.         0x785F0191L, 0xED756055L, 0xF7960E44L, 0xE3D35E8CL,
  233.         0x15056DD4L, 0x88F46DBAL, 0x03A16125L, 0x0564F0BDL,
  234.         0xC3EB9E15L, 0x3C9057A2L, 0x97271AECL, 0xA93A072AL,
  235.         0x1B3F6D9BL, 0x1E6321F5L, 0xF59C66FBL, 0x26DCF319L,
  236.         0x7533D928L, 0xB155FDF5L, 0x03563482L, 0x8ABA3CBBL,
  237.         0x28517711L, 0xC20AD9F8L, 0xABCC5167L, 0xCCAD925FL,
  238.         0x4DE81751L, 0x3830DC8EL, 0x379D5862L, 0x9320F991L,
  239.         0xEA7A90C2L, 0xFB3E7BCEL, 0x5121CE64L, 0x774FBE32L,
  240.         0xA8B6E37EL, 0xC3293D46L, 0x48DE5369L, 0x6413E680L,
  241.         0xA2AE0810L, 0xDD6DB224L, 0x69852DFDL, 0x09072166L,
  242.         0xB39A460AL, 0x6445C0DDL, 0x586CDECFL, 0x1C20C8AEL,
  243.         0x5BBEF7DDL, 0x1B588D40L, 0xCCD2017FL, 0x6BB4E3BBL,
  244.         0xDDA26A7EL, 0x3A59FF45L, 0x3E350A44L, 0xBCB4CDD5L,
  245.         0x72EACEA8L, 0xFA6484BBL, 0x8D6612AEL, 0xBF3C6F47L,
  246.         0xD29BE463L, 0x542F5D9EL, 0xAEC2771BL, 0xF64E6370L,
  247.         0x740E0D8DL, 0xE75B1357L, 0xF8721671L, 0xAF537D5DL,
  248.         0x4040CB08L, 0x4EB4E2CCL, 0x34D2466AL, 0x0115AF84L,
  249.         0xE1B00428L, 0x95983A1DL, 0x06B89FB4L, 0xCE6EA048L,
  250.         0x6F3F3B82L, 0x3520AB82L, 0x011A1D4BL, 0x277227F8L,
  251.         0x611560B1L, 0xE7933FDCL, 0xBB3A792BL, 0x344525BDL,
  252.         0xA08839E1L, 0x51CE794BL, 0x2F32C9B7L, 0xA01FBAC9L,
  253.         0xE01CC87EL, 0xBCC7D1F6L, 0xCF0111C3L, 0xA1E8AAC7L,
  254.         0x1A908749L, 0xD44FBD9AL, 0xD0DADECBL, 0xD50ADA38L,
  255.         0x0339C32AL, 0xC6913667L, 0x8DF9317CL, 0xE0B12B4FL,
  256.         0xF79E59B7L, 0x43F5BB3AL, 0xF2D519FFL, 0x27D9459CL,
  257.         0xBF97222CL, 0x15E6FC2AL, 0x0F91FC71L, 0x9B941525L,
  258.         0xFAE59361L, 0xCEB69CEBL, 0xC2A86459L, 0x12BAA8D1L,
  259.         0xB6C1075EL, 0xE3056A0CL, 0x10D25065L, 0xCB03A442L,
  260.         0xE0EC6E0EL, 0x1698DB3BL, 0x4C98A0BEL, 0x3278E964L,
  261.         0x9F1F9532L, 0xE0D392DFL, 0xD3A0342BL, 0x8971F21EL,
  262.         0x1B0A7441L, 0x4BA3348CL, 0xC5BE7120L, 0xC37632D8L,
  263.         0xDF359F8DL, 0x9B992F2EL, 0xE60B6F47L, 0x0FE3F11DL,
  264.         0xE54CDA54L, 0x1EDAD891L, 0xCE6279CFL, 0xCD3E7E6FL,
  265.         0x1618B166L, 0xFD2C1D05L, 0x848FD2C5L, 0xF6FB2299L,
  266.         0xF523F357L, 0xA6327623L, 0x93A83531L, 0x56CCCD02L,
  267.         0xACF08162L, 0x5A75EBB5L, 0x6E163697L, 0x88D273CCL,
  268.         0xDE966292L, 0x81B949D0L, 0x4C50901BL, 0x71C65614L,
  269.         0xE6C6C7BDL, 0x327A140AL, 0x45E1D006L, 0xC3F27B9AL,
  270.         0xC9AA53FDL, 0x62A80F00L, 0xBB25BFE2L, 0x35BDD2F6L,
  271.         0x71126905L, 0xB2040222L, 0xB6CBCF7CL, 0xCD769C2BL,
  272.         0x53113EC0L, 0x1640E3D3L, 0x38ABBD60L, 0x2547ADF0L,
  273.         0xBA38209CL, 0xF746CE76L, 0x77AFA1C5L, 0x20756060L,
  274.         0x85CBFE4EL, 0x8AE88DD8L, 0x7AAAF9B0L, 0x4CF9AA7EL,
  275.         0x1948C25CL, 0x02FB8A8CL, 0x01C36AE4L, 0xD6EBE1F9L,
  276.         0x90D4F869L, 0xA65CDEA0L, 0x3F09252DL, 0xC208E69FL,
  277.         0xB74E6132L, 0xCE77E25BL, 0x578FDFE3L, 0x3AC372E6L  }
  278. };


  281. #define N 16
  282. //定义初始化需要用到的加密结构
  283. typedef struct _BLOWFISH_CTX
  284. {
  285.     //定义初始化的pbox 以及 sbox 在程序中进行初始化
  286.     unsigned int pbox[N + 2];  //总共18
  287.     unsigned int sbox[4][256];
  288. }BLOWFISH_CTX,*PBLOWFISH_CTX;

  290. /*
  291. 初始化函数 此函数功能如下
  292. 1.接受key 与 keylen参数（当然keylen）可以自己计算
  293. 2.初始化sbox 将全局的sbox的内容复制到CTX中的sbox中
  294. 3.初始化pbox pbox的初始化方法如下
  295.     1.迭代18论。然后每一轮都设置CTX的pbox
  296.     2.CTX.pbox需要使用全局pbox ^ data
  297.     3.data是一个四字节整数。其中存储的就是key的四个字节。
  298.       key = "12345678abc"
  299.       每一轮中 data = "1234"
  300.                data = "5678"
  301.                data = "abc1" //注意这里当超出keylen的时候。 data获取的key要从0开始
  302.                。。。。
  303. */
  304. bool BlowFishInit(BLOWFISH_CTX* blowCtx, unsigned char*key, unsigned int keylen);

  306. /*
  307. F函数
  308. F函数是将一个32位数分别进行拆分。 拆分为四组。 每一组都作为sbox的索引值
  309. 然后进行下列运算

  311. (（s1[a] + s2[b]) ^ s3[c]) + s4[d]
  312. 在编程中sbox是数组是从零开始。 所以s1 对应s[0]  s2对应s[1]
  313. 在编程中总结下公式：

  315. temap = s[0][a] + s[1][b]
  316. teamp = temp ^ s[2][c]'
  317. temp =  temp + s[3][d]
  318. 简单的记住就是 ((a+b) ^ c)+d;
  319. 当然每个都对应下标为 0 1 2 3  s[0][a] s[1][b] s[2][c] s[3][d]
  320. 最后返回结果值 return temp
  321. */
  322. static unsigned long F(BLOWFISH_CTX* ctx, unsigned long x);
  323. //signed int F(PBLOWFISH_CTX blowCtx,unsigned int Data);
  324. /*
  325. 加密函数：
  326. 首次用在初始化中是对一个64位0进行加密。
  327. 一次加密八个字节
  328. 核心思想为 加密左边与右边数据
  329. 左边数据直接 ^ PBOX
  330. 右边数据 = 右边数据 ^ f(左边数据）
  331. 然后进行交换。
  332. 以上是16轮的交换
  333. 剩下一轮则是

  335. 左边 = 左边^PBOX[N+1]
  336. 右边 = 右边^pbox[N]
  337. 最后设置相关数值


  340. */
  341. void BlowFish_Encry(PBLOWFISH_CTX blowCtx, unsigned int* left, unsigned int* right);

  343. /*
  344. 跟加密一样。只不过结果相反步骤如下：
  345. 首先遍历从最后一轮开始逐次递减

  347. 最后一轮数据 右边= 右边^PBOX[1] 左边数据 = 左边数据 ^pbox[0]
  348. */
  349. void BlowFish_Decrypt(PBLOWFISH_CTX blowCtx, unsigned int* left, unsigned int* right);
复制代码
blowFish.c
  1. #include "BlowFish.h"
  2. #include <string>
  3. using namespace std;
  4. bool BlowFishInit(BLOWFISH_CTX* blowCtx, unsigned char * key, unsigned int keylen)
  5. {
  6.     //设置传入的CTX中的SBOX值
  7.     for (int Row = 0; Row < 4; Row++)
  8.     {
  9.         for (int Col = 0; Col < 256; Col++)
  10.         {
  11.             blowCtx->sbox[Row][Col] = ORIG_S[Row][Col];
  12.         }
  13.     }

  15.     /*
  16.     设置pbox
  17.     1.循环18轮
  18.     2.每轮都设置ctx.pbox值与data ^
  19.     3.data = *(DWORD*)key[0] key[1].....
  20.     */
  21.     int KeyIndex = 0;
  22.     for (int index = 0; index < N + 2; index++)
  23.     {
  24.         unsigned int data = 0;
  25.         //填充data 将key的字符设置到data当中
  26.         for (int k = 0; k < 4; k++)
  27.         {
  28.             //通过移位设置每个字符
  29.             data = (data << 8) | key[KeyIndex];
  30.             KeyIndex++;
  31.             //如果超出了key长度 那么key要从开始
  32.             if (KeyIndex >= keylen)
  33.                 KeyIndex = 0;
  34.         }
  35.         //否则不满足
  36.         blowCtx->pbox[index] = ORIG_P[index] ^ data;
  37.     }

  39.     //对一个64位0 进行加密。加密结果的输出设置到pbox[i]与pbox[i+1]中
  40.     unsigned int Data1 = 0;
  41.     unsigned int Data2 = 0;
  42.     for (int i = 0; i < N + 2; i+=2)
  43.     {
  44.         BlowFish_Encry(blowCtx, &Data1, &Data2);
  45.         blowCtx->pbox[i] = Data1;
  46.         blowCtx->pbox[i+1] = Data2;
  47.     }
  48.     //初始化Sbox
  49.     for (int i = 0; i < 4; i++)
  50.     {
  51.         for (int j = 0; j < 256; j += 2)
  52.         {
  53.             BlowFish_Encry(blowCtx, &Data1, &Data2);
  54.             blowCtx->sbox[i][j] = Data1;
  55.             blowCtx->sbox[i][j + 1] = Data2;
  56.         }
  57.     }
  58.     return true;
  59. }

  61. //unsigned int F(PBLOWFISH_CTX blowCtx, unsigned int Data)
  62. //{
  63. //
  64. //    unsigned int a, b, c, d;
  65. //    /*
  66. //    利用位运算 取出下标值
  67. //    */
  68. //   
  69. //   a = (Data  >> 24) & 0xFF;
  70. //   b = (Data >> 16) & 0xFF;
  71. //   c = (Data >> 8) & 0xFf;
  72. //   d = Data & 0xFF;
  73. //   
  74. //
  75. //    int TempValue = blowCtx->sbox[0][a] + blowCtx->sbox[1][b];
  76. //    TempValue = TempValue ^ blowCtx->sbox[2][c];
  77. //    TempValue = TempValue + blowCtx->sbox[3][d];
  78. //    //公式 ((a+b)^c)+d
  79. //    return TempValue;
  80. //}
  81. static unsigned long F(BLOWFISH_CTX* ctx, unsigned long x) {
  82.     unsigned short a, b, c, d;
  83.     unsigned long  y;

  85.    /* d = (unsigned short)(x & 0xFF);
  86.     x >>= 8;
  87.     c = (unsigned short)(x & 0xFF);
  88.     x >>= 8;
  89.     b = (unsigned short)(x & 0xFF);
  90.     x >>= 8;
  91.     a = (unsigned short)(x & 0xFF);

  93.     //都可以使用
  94.     */
  95.     a = (x >> 24) & 0xFF;
  96.     b = (x >> 16) & 0xFF;
  97.     c = (x >> 8) & 0xFf;
  98.     d = x & 0xFF;
  99.    
  100.     y = ctx->sbox[0][a] + ctx->sbox[1][b];
  101.     y = y ^ ctx->sbox[2][c];
  102.     y = y + ctx->sbox[3][d];

  104.     return y;
  105. }

  107. void BlowFish_Encry(PBLOWFISH_CTX blowCtx, unsigned int* left, unsigned int* right)
  108. {
  109.     unsigned long  Xl;
  110.     unsigned long  Xr;
  111.     unsigned long  temp;
  112.     short       i;

  114.     //加密部分首先将其分为left跟right两组。 每一组分别32位
  115.     Xl = *left;
  116.     Xr = *right;

  118.     for (i = 0; i < N; ++i) {
  119.         Xl = Xl ^ blowCtx->pbox[i];
  120.         Xr = F(blowCtx, Xl) ^ Xr;

  122.         temp = Xl;
  123.         Xl = Xr;                                                //交换左右的值。 l = R r= l 继续下一轮循环。总共16轮
  124.         Xr = temp;
  125.     }

  127.     temp = Xl;
  128.     Xl = Xr;                          //16轮完毕之后交换变量
  129.     Xr = temp;

  131.     Xr = Xr ^ blowCtx->pbox[N];              //最后进行一次疑或
  132.     Xl = Xl ^ blowCtx->pbox[N + 1];

  134.     *left = Xl;
  135.     *right = Xr;


  138. }

  140. void BlowFish_Decrypt(PBLOWFISH_CTX blowCtx, unsigned int* left, unsigned int* right)
  141. {
  142.     unsigned int Xl = *left;
  143.     unsigned int Xr = *right;

  145.     //倒着循环
  146.     for (int i = N + 1; i > 1; --i)
  147.     {
  148.         Xl = Xl ^ blowCtx->pbox[i];
  149.         Xr = Xr ^ F(blowCtx, Xl);
  150.         
  151.         //继续左右交换
  152.         unsigned int temp = Xl;
  153.         Xl = Xr;
  154.         Xr = temp;
  155.     }

  157.     //最后一轮继续交换
  158.     unsigned int temp = Xl;
  159.     Xl = Xr;
  160.     Xr = temp;

  162.     //返还原
  163.     Xr = Xr ^ blowCtx->pbox[1];
  164.     Xl = Xl ^ blowCtx->pbox[0];

  166.     //设置变量返回
  167.     *left = Xl;
  168.     *right = Xr;
  169. }

  171. int main()
  172. {
  173.     unsigned int L = 1, R = 2;
  174.     BLOWFISH_CTX ctx;
  175.     BlowFishInit(&ctx,(unsigned char*)"IBinary",strlen("IBinary"));
  176.     BlowFish_Encry(&ctx, &L, &R);
  177.     BlowFish_Decrypt(&ctx, &L, &R);
  178. }
复制代码
经过测试加解密输出结果是对的。



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