利用汇编语言实现DES加密算法

2006-05-07 15:50:08来源: 互联网

实现一般用高级语言

汇编语言

    目前在金融界及非金融界的保密通信中,越来越多地用到了DES算法。DES(Data Encryption Standard)即数据加密算法,是IBM公司于 1977年研究成功并公开发表的。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)中被广泛应用,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。

1 DES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。

  在通信网络的两端,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。

  ② 48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。

  ③ S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

;入口寄存器:(MSB)2726252423222120(LSB),出口寄存器:(MSB)2F2E2D2C2B2A2928(LSB)

;功能:将入口寄存器的数据按置换表换位。

IP: MOV C,06H ;将m58送到进位标志中

MOV 7FH,C ;将进位标志送m1中

MOV C,0EH ;将m50送到进位标志中

MOV 7EH,C ;将进位标志送m2中

;重复,按表编写

.

.

.

MOV C,31H ;将m15送到进位标志中

MOV 41H,C ;将进位标志送m63中

MOV C,39H ;将m7送到进位标志中

MOV 40H,C ;将进位标志送m64中

RET

(2)逆置换子程序

;入口寄存器:(MSB)2726252423222120(LSB),出口寄存器:(MSB)2F2E2D2C2B2A2928(LSB)

;功能:将入口寄存器的数据按逆置换表换位。

IPRVS:MOV C,18H ;将m40送到进位标志中

MOV 7FH,C ;将进位标志送m1中

MOV C,38H

.

.

.

RET

(3)异或子程序

;入口寄存器:272625243F3E3D3C,出口寄存器:2B2A2928

;功能:将寄存器27262524的内容和寄存器3F3E3D3C的内容异或。结果保存在2B2A2928寄存器中。

XORLF: MOV A,3FH ;将高8位异或

XRL A,27H

MOV 2BH,A ;放入出口处

MOV A,3EH

XRL A,26H

MOV 2AH,A

MOV A,3DH

XRL A,25H

MOV 29H,A

MOV A,3CH

XRL A,24H

MOV 28H,A

RET

(4)S盒子程序

;入口寄存器:(MSB)2F2E2D2C2B2A2928,出口寄存器:(MSB)27262524

;功能:48位→32位

S6TO4: MOV 20h,2FH ;取出高位数据

LCALL S162345 ;调用实现Si(b1b6,b2b3b4b5)

;的功能子程序

MOV DPTR,#S1TAB;S盒表的首址

MOV A,21H ;取出第几个S盒

LCALL DPTRADD

CLR A

MOVC A,@A+DPTR;求出S盒的表地址及S 结果

SWAP A

MOV 27H,A ;保存高位结果

MOV 20H,2EH

LCALL S162345

;重复

RET

利用这些子程序,我们成功地开发了以89C52为核心单片机的密钥键盘,可用于金融系统的用户远程密码修改,也可用于其它商用密文的传输。

关键字:利用  汇编语言  语言  实现

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/qtjs/200605/2743.html
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