利用汇编语言实现DES加密算法
2016-06-01 01:11
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摘要：DES算法是一种数据加密算法。自从1977年公布以来，一直是
摘要：DES算法是一种数据加密算法。自从1977年公布以来，一直是国际上的商用保密通信和机通信的最常用的加密标准。DES算法的实现一般用高级语言。
关键词：加密算法DES汇编语言
在界及非金融界的保密通信中，越来越多地用到了DES算法。DES（DataEncryptionStandard）即数据加密算法，是IBM公司于1977年成功并公开发表的。随着我国三金工程尤其是金卡工程的启动，DES算法在POS、ATM、磁卡及智能卡(IC卡)中被广泛，以此来实现关键数据的保密。如信用卡持卡人的PIN的加密传输、IC卡与POS间的双向认证、金融交易中的密码键盘等，均用到DES算法。由于密码键盘不可能使用高级语言，所以用汇编语言实现DES就非常实用。
1DES算法的简单原理
DES是一种分组密码。假定明文m是由0和1组成的长度为64位的符号串，密钥k也是64位的0、1符号串。
设：M=m1m2m3…m64
K=k1k2k3…k64
加密过程可表达如下：
DES(m)=IP-1·T16·T15…T2·T1·IP(m)
其中：IP(m)是初始置换，IP-1是逆置换，T16~T1是16次迭代。
（1）初始置换IP
功能是把输入的明文m按位重新组合，并把输出分为L0、R0两部分，每部分各长32位，其置换规则如下：
58，50，42，34，26，18，10，2，
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
（2）逆置换IP-1
经过16次迭代运算后，得到L16、R16，将此作为输入，进行逆置换。逆置换满足：
IP·IP-1=IP-1·IP=I
逆置换正好是初始置换的逆运算。
（3）T16~T1的迭代计算
DES的迭代算法采用模2加法。
在通信的两端，双方约定了一致的密钥。在通信的源点用密钥对核心数据进行加密并形成密文，然后，以密文的形式在公共通信网中传输到通信网络的终点。数据到达终点后，用同样的密钥对密文数据进行解密，便再现了明文形式的核心数据。这样，便保证了核心数据(如PIN、MAC等)在公共通信网中传输的安全性和可靠性。
2汇编语言的实现
用汇编语言实现DES算法有它的优势也有它的难点。优势是51汇编的位操作可以方便地实现置换功能。但用汇编语言实现算法的迭代运算及循环功能比较烦琐。在用51汇编实现DES的过程中，我编写了几个子程序，组合起来可实现DES算法加密。在这里写出一些思路，有需要的同行可与我联系（E-mail：zhoubin@jlu.edu.cn）。
8031有16个可以位寻址的寄存器，可放置128位的数据，利用它可实现DES的转置功能。将明文m放入寄存器27H~20H中，即位地址00H对应m64，3FH对应m1。利用标志寄存器C可实现置换与逆置换程序。在DES的16次迭代过程中，要实现公式：
Li=Ri-1；Ri=Li-1f(Ri-1，ki)
的运算过程,其关键在于f(Ri-1，ki)的功能。f是将32位的输入转化为32位的输出。其中含3项技术:
①将32位膨胀为48位的E功能。该项功能可用类似于置换功能的子程序编写。
②48位子密钥的生成。为了便于51汇编生成子密钥，可以使用主机用串口下传的方式，由主机将16个子密钥传给89C52为核心的单片机，然后存入80H~FFH中。如果密钥是固定的，则可直接将子密钥固化在89C52的Flash中。
③S盒的功能是将48位的输入再次缩为32位。具体实现是将S盒表存入89C52的Flash中，每次通过查表求得S输出的结果。
下面列举其中的几个子程序。
（1）IP置换子程序
（科教范文网http://fw.nseac.com）
；入口寄存器：(MSB)2726252423222120(LSB)，出口寄存器：(MSB)2F2E2D2C2B2A2928(LSB)
