无线局域网产品使用的SMS4密码算法及其实现

    技术2022-05-11  74

    SMS4算法由国家商用密码管理办公室发布,其算法的介绍可以从国家商用密码管理办公室的网站上下载到:

    http://www.oscca.gov.cn/Doc/6/News_1106.htm

    我花了点时间,简单的实现了这个算法,代码如下:

     其中有不少代码是可以进一步优化以提高速度的,比如 i%4 => i&3 ; i*8 =>  i << 3

    #include  < stdio.h > #define  ROUND            32 static  unsigned  long  FK[ 4 ] = {     0xA3B1BAC6 , 0x56AA3350 , 0x677D9197 , 0xB27022DC }; static  unsigned  long  CK[ROUND] = {     0x00070e15 0x1c232a31 0x383f464d 0x545b6269 ,     0x70777e85 0x8c939aa1 0xa8afb6bd 0xc4cbd2d9 ,     0xe0e7eef5 0xfc030a11 0x181f262d 0x343b4249 ,     0x50575e65 0x6c737a81 0x888f969d 0xa4abb2b9 ,     0xc0c7ced5 0xdce3eaf1 0xf8ff060d 0x141b2229 ,     0x30373e45 0x4c535a61 0x686f767d 0x848b9299 ,     0xa0a7aeb5 0xbcc3cad1 0xd8dfe6ed 0xf4fb0209 ,     0x10171e25 0x2c333a41 0x484f565d 0x646b7279 }; static  unsigned  char  Sbox[ 256 ] = {     0xd6 , 0x90 , 0xe9 , 0xfe , 0xcc , 0xe1 , 0x3d , 0xb7 , 0x16 , 0xb6 , 0x14 , 0xc2 , 0x28 , 0xfb , 0x2c , 0x05 ,     0x2b , 0x67 , 0x9a , 0x76 , 0x2a , 0xbe , 0x04 , 0xc3 , 0xaa , 0x44 , 0x13 , 0x26 , 0x49 , 0x86 , 0x06 , 0x99 ,     0x9c , 0x42 , 0x50 , 0xf4 , 0x91 , 0xef , 0x98 , 0x7a , 0x33 , 0x54 , 0x0b , 0x43 , 0xed , 0xcf , 0xac , 0x62 ,     0xe4 , 0xb3 , 0x1c , 0xa9 , 0xc9 , 0x08 , 0xe8 , 0x95 , 0x80 , 0xdf , 0x94 , 0xfa , 0x75 , 0x8f , 0x3f , 0xa6 ,     0x47 , 0x07 , 0xa7 , 0xfc , 0xf3 , 0x73 , 0x17 , 0xba , 0x83 , 0x59 , 0x3c , 0x19 , 0xe6 , 0x85 , 0x4f , 0xa8 ,     0x68 , 0x6b , 0x81 , 0xb2 , 0x71 , 0x64 , 0xda , 0x8b , 0xf8 , 0xeb , 0x0f , 0x4b , 0x70 , 0x56 , 0x9d , 0x35 ,     0x1e , 0x24 , 0x0e , 0x5e , 0x63 , 0x58 , 0xd1 , 0xa2 , 0x25 , 0x22 , 0x7c , 0x3b , 0x01 , 0x21 , 0x78 , 0x87 ,     0xd4 , 0x00 , 0x46 , 0x57 , 0x9f , 0xd3 , 0x27 , 0x52 , 0x4c , 0x36 , 0x02 , 0xe7 , 0xa0 , 0xc4 , 0xc8 , 0x9e ,     0xea , 0xbf , 0x8a , 0xd2 , 0x40 , 0xc7 , 0x38 , 0xb5 , 0xa3 , 0xf7 , 0xf2 , 0xce , 0xf9 , 0x61 , 0x15 , 0xa1 ,     0xe0 , 0xae , 0x5d , 0xa4 , 0x9b , 0x34 , 0x1a , 0x55 , 0xad , 0x93 , 0x32 , 0x30 , 0xf5 , 0x8c , 0xb1 , 0xe3 ,     0x1d , 0xf6 , 0xe2 , 0x2e , 0x82 , 0x66 , 0xca , 0x60 , 0xc0 , 0x29 , 0x23 , 0xab , 0x0d , 0x53 , 0x4e , 0x6f ,     0xd5 , 0xdb , 0x37 , 0x45 , 0xde , 0xfd , 0x8e , 0x2f , 0x03 , 0xff , 0x6a , 0x72 , 0x6d , 0x6c , 0x5b , 0x51 ,     0x8d , 0x1b , 0xaf , 0x92 , 0xbb , 0xdd , 0xbc , 0x7f , 0x11 , 0xd9 , 0x5c , 0x41 , 0x1f , 0x10 , 0x5a , 0xd8 ,     0x0a , 0xc1 , 0x31 , 0x88 , 0xa5 , 0xcd , 0x7b , 0xbd , 0x2d , 0x74 , 0xd0 , 0x12 , 0xb8 , 0xe5 , 0xb4 , 0xb0 ,     0x89 , 0x69 , 0x97 , 0x4a , 0x0c , 0x96 , 0x77 , 0x7e , 0x65 , 0xb9 , 0xf1 , 0x09 , 0xc5 , 0x6e , 0xc6 , 0x84 ,     0x18 , 0xf0 , 0x7d , 0xec , 0x3a , 0xdc , 0x4d , 0x20 , 0x79 , 0xee , 0x5f , 0x3e , 0xd7 , 0xcb , 0x39 , 0x48 }; #define  ROL(x,y)    ((x)<<(y) |    (x)>>(32-(y))) unsigned  long  T1(unsigned  long     dwA){    unsigned  char     a0[ 4 ] = { 0 };    unsigned  char     b0[ 4 ] = { 0 };    unsigned  long     dwB = 0 ;    unsigned  long     dwC = 0 ;     int                 i = 0 ;     for  (i = 0 ;i < 4 ;i ++ )    {        a0[i]     =     (dwA >> (i * 8 ))         &      0xff ;        b0[i]     =     Sbox[a0[i]];        dwB         |=     (b0[i] << (i * 8 ));    }    dwC = dwB ^ ROL(dwB, 2 ) ^ ROL(dwB, 10 ) ^ ROL(dwB, 18 ) ^ ROL(dwB, 24 );     return  dwC;}unsigned  long  T2(unsigned  long     dwA){    unsigned  char     a0[ 4 ] = { 0 };    unsigned  char     b0[ 4 ] = { 0 };    unsigned  long     dwB = 0 ;    unsigned  long     dwC = 0 ;     int         i = 0 ;     for  (i = 0 ;i < 4 ;i ++ )    {        a0[i]     =     (dwA >> (i * 8 ))         &      0xff ;        b0[i]     =     Sbox[a0[i]];        dwB         |=     (b0[i] << (i * 8 ));    }    dwC = dwB ^ ROL(dwB, 13 ) ^ ROL(dwB, 23 );     return  dwC;} /*  MK[4] is the Encrypt Key, rk[32] is Round Key  */ void  Key_Expansion(unsigned  long  MK[],    unsigned  long  rk[]){    unsigned  long     K[ 4 ] = { 0 };     int         i = 0 ;     for  (i = 0 ;i < 4 ;i ++ )    {        K[i]     =     MK[i]     ^     FK[i];    }     for  (i = 0 ;i < ROUND;i ++ )    {        K[i % 4 ] ^= T2(K[(i + 1 ) % 4 ] ^ K[(i + 2 ) % 4 ] ^ K[(i + 3 ) % 4 ] ^ CK[i]);        rk[i] = K[i % 4 ];    }} /*  X[4] is PlainText, rk[32] is round Key, Y[4] is CipherText  */ void  ECB_Encryption(unsigned  long  X[], unsigned  long  rk[], unsigned  long  Y[]){    unsigned  long     tempX[ 4 ] = { 0 };     int                 i = 0 ;         for  (i = 0 ;i < 4 ;i ++ )    {        tempX[i] = X[i];    }     for  (i = 0 ;i < ROUND;i ++ )    {        tempX[i % 4 ] ^= T1(tempX[(i + 1 ) % 4 ] ^ tempX[(i + 2 ) % 4 ] ^ tempX[(i + 3 ) % 4 ] ^ rk[i]);    }     for  (i = 0 ;i < 4 ;i ++ )    {        Y[i] = tempX[ 3 - i];    }} /*  X[4] is PlainText, rk[32] is round Key, Y[4] is CipherText  */ void  ECB_Decryption(unsigned  long  X[], unsigned  long  rk[], unsigned  long  Y[]){    unsigned  long     tempX[ 4 ] = { 0 };     int                 i = 0 ;         for  (i = 0 ;i < 4 ;i ++ )    {        tempX[i] = X[i];    }     for  (i = 0 ;i < ROUND;i ++ )    {        tempX[i % 4 ] ^= T1(tempX[(i + 1 ) % 4 ] ^ tempX[(i + 2 ) % 4 ] ^ tempX[(i + 3 ) % 4 ] ^ rk[( 31 - i)]);    }     for  (i = 0 ;i < 4 ;i ++ )    {        Y[i] = tempX[ 3 - i];    }} void  main(){    unsigned  long  key[ 4 ] = { 0x01234567 , 0x89abcdef , 0xfedcba98 , 0x76543210 };    unsigned  long  roundkey[ 32 ] = { 0 };    unsigned  long  plaintext[ 4 ] = { 0x01234567 , 0x89abcdef , 0xfedcba98 , 0x76543210 };    unsigned  long  ciphertext[ 4 ] = { 0 };    unsigned  long  test[ 4 ] = { 0 };     int     i = 0 ;     int  j = 0 ;    Key_Expansion(key,roundkey);     for  (i = 0 ;i < ROUND;i ++ )    {        printf( " rk[ %d ] = x " , i,roundkey[i]);    }        printf( " Encrypt: " );    ECB_Encryption(plaintext,roundkey,ciphertext);     for  (i = 0 ;i < 4 ;i ++ )    {        printf( " X[ %d ] = x " , i,ciphertext[i]);    }    printf( " Decrypt: " );    ECB_Decryption(ciphertext,roundkey,test);     for  (i = 0 ;i < 4 ;i ++ )    {        printf( " X[ %d ] = x " , i,test[i]);    }    printf( " Encrypt 1000000 times: " );     for  (i = 0 ;i < 1000000 ;i ++ )    {        ECB_Encryption(plaintext,roundkey,ciphertext);         for  (j = 0 ;j < 4 ;j ++ )        {            plaintext[j] = ciphertext[j];        }    }     for  (i = 0 ;i < 4 ;i ++ )    {        printf( " Y[ %d ] = x " ,i,ciphertext[i]);    }}

     


    最新回复(0)