本文共 2037 字，大约阅读时间需要 6 分钟。

基于Feistel结构的加密方法是一种多轮分组加密技术，广泛应用于密码学领域。以下将详细介绍基于Feistel结构设计的分组加密方案，并提供实现代码和实验结果。

Feistel结构分组加密设计

问题描述

本实验设计了一个4轮Feistel结构的分组加密方案，分组长度为8比特，分为两半，每半4比特（L和R）。具体实现如下：

• 轮函数定义：f = P(S(E® + K_i))，其中i=1,2,3,4，+表示异或操作。
• 右半分组R：①②③④
• 左移异或操作E®：②①②③④③
• S盒：使用DES的S盒，输入6比特，输出4比特。具体实现如下：
  • S(①②③④⑤⑥) = ①②③④
• 置换盒P：P(①②③④) = ②④①③
• 轮密钥编排：K1=111111，K2=111000，K3=000111，K4=000000

明文为“朱靖宇”，提供C++实现代码和密文输出。

C++实现代码

#include 
   
    #include 
    
     using namespace std;using Byte = unsigned char;using Dword = unsigned long;#define L 0xF0#define R 0x0F#define Mask_r 0x21#define Mask_c 0x1E// S盒定义array
     
       S = {    {14, 4, 13, 1, 2, 15, 11, 8, 3, 10, 6, 12, 5, 9, 0, 7},    {0, 15, 7, 4, 14, 2, 13, 1, 10, 6, 12, 11, 9, 5, 3, 8},    {4, 1, 14, 8, 13, 6, 2, 11, 15, 12, 9, 7, 3, 10, 5, 0},    {15, 12, 8, 2, 4, 9, 1, 7, 5, 11, 3, 14, 10, 0, 6, 13}};Byte e(Byte a) {    a = a + ((a & 0x4) << 2);    a <<= 1;    a += (a & 0x4) >> 2;    return a;}Byte s(Byte a) {    int r = ((a & 0x20) >> 4) + (a & 0x1);    int c = (a & Mask_c) >> 1;    return S[r][c];}Byte p(Byte a) {    Byte p0 = a & 0x01;    Byte p1 = a & 0x02;    Byte p2 = a & 0x04;    Byte p3 = a & 0x08;    a = (p0 << 2) + (p2 << 1) + (p1 >> 1) + (p3 >> 2);    return a;}void f(Byte &w, Byte k) {    w = e(w & R) ^ k;    w = s(w);    w = p(w);}void Feistel(Byte &w, Byte k) {    Byte w_L = (w & L) >> 4;    Byte w_R = w & R;    f(w_R, k);    w_R ^= w_L;    w_L = w & R;    w = (w_L << 4) + w_R;}void Encode(Byte *P, Byte *K) {    for (int i = 0; P[i] != '\0'; ++i) {        for (int j = 0; j < 4; ++j) {            Feistel(P[i], K[i]);        }        P[i] = ((P[i] & R) << 4) + ((P[i] & L) >> 4);    }}int main() {    Byte K[4] = {0x3F, 0x38, 0x07, 0x00};    Byte P[7] = "朱靖宇";    cout << "明文为: " << P << endl;    cout << "轮密钥(0x)为: ";    for (int i = 0; i < 4; ++i) {        printf("%02X ", K[i]);    }    cout << endl << endl << "开始加密" << endl;    Encode(P, K);    cout << "密文为: " << P << endl;    return 0;}
     
    
   

实验结果

编译并运行上述代码，输出如下：

明文为: 朱靖宇轮密钥(0x)为: 3F 38 07 00开始加密密文为: 朱靖宇

实验截图可参考以下链接：图片链接。