利用匯編語言實現(xiàn)DES加密算法
DES算法是一種數(shù)據(jù)加密算法,。自從1977年公布以來,，一直是國際上的商用保密通信和計算機通信的最常用的加密標準。DES算法的實現(xiàn)一般用高級語言,。
關鍵詞：加密算法 DES 匯編語言
目前在金融界及非金融界的保密通信中,，越來越多地用到了DES算法,。DES（Data Encryption Standard）即數(shù)據(jù)加密算法，是IBM公司于 1977年研究成功并公開發(fā)表的,。隨著我國三金工程尤其是金卡工程的啟動,，DES算法在POS、ATM,、磁卡及智能卡(IC卡)中被廣泛應用，以此來實現(xiàn)關鍵數(shù)據(jù)的保密。如信用卡持卡人的PIN的加密傳輸,、IC卡與POS間的雙向認證,、金融交易中的密碼鍵盤等，均用到DES算法,。由于密碼鍵盤不可能使用高級語言,，所以用匯編語言實現(xiàn)DES就非常實用。
1 DES算法的簡單原理
DES是一種分組密碼,。假定明文m是由0和1組成的長度為64位的符號串,，密鑰k也是64位的0、1符號串,。
設：M=m1m2m3…m64
K=k1k2k3…k64
加密過程可表達如下：
DES(m)=IP-1·T16·T15…T2·T1·IP(m)
其中：IP(m)是初始置換,，IP-1是逆置換，T16~T1是16次迭代,。
（1）初始置換IP
功能是把輸入的明文m按位重新組合,，并把輸出分為L0、R0兩部分,，每部分各長32位,，其置換規(guī)則如下：
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）逆置換IP-1
經(jīng)過16次迭代運算后,，得到L16,、R16，將此作為輸入,，進行逆置換。逆置換滿足：
IP·IP-1=IP-1·IP=I
逆置換正好是初始置換的逆運算,。
（3）T16~T1的迭代計算
DES的迭代算法采用模2加法,。
在通信網(wǎng)絡的兩端，雙方約定了一致的密鑰,。在通信的源點用密鑰對核心數(shù)據(jù)進行加密并形成密文,，然后，以密文的形式在公共通信網(wǎng)中傳輸?shù)酵ㄐ啪W(wǎng)絡的終點,。數(shù)據(jù)到達終點后,，用同樣的密鑰對密文數(shù)據(jù)進行解密，便再現(xiàn)了明文形式的核心數(shù)據(jù),。這樣,，便保證了核心數(shù)據(jù)(如PIN、MAC等)在公共通信網(wǎng)中傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?br/>
2 匯編語言的實現(xiàn)
用匯編語言實現(xiàn)DES算法有它的優(yōu)勢也有它的難點,。優(yōu)勢是51匯編的位操作可以方便地實現(xiàn)置換功能,。但用匯編語言實現(xiàn)算法的迭代運算及循環(huán)功能比較煩瑣。在用51匯編實現(xiàn)DES的過程中,，我編寫了幾個子程序,，組合起來可實現(xiàn)DES算法加密。在這里寫出一些思路,，有需要的同行可與我聯(lián)系（E-mail：[email protected]）,。
8031有16個可以位尋址的寄存器，可放置128位的數(shù)據(jù),，利用它可實現(xiàn)DES的轉(zhuǎn)置功能,。將明文m放入寄存器27H~20H中，即位地址00H對應m64 ,，3FH對應m1,。利用標志寄存器C可實現(xiàn)置換與逆置換程序。在DES的16次迭代過程中,，要實現(xiàn)公式：
Li=Ri-1,；Ri=Li-1f(Ri-1，ki)
的運算過程,其關鍵在于f(Ri-1,，ki)的功能,。f是將32位的輸入轉(zhuǎn)化為32位的輸出,。其中含3項技術:
① 將32位膨脹為48位的E功能,。該項功能可用類似于置換功能的子程序編寫,。
② 48位子密鑰的生成,。為了便于51匯編生成子密鑰,，可以使用主機用串口下傳的方式，由主機將16個子密鑰傳給89C52為核心的單片機,，然后存入80H~FFH中,。如果密鑰是固定的，則可直接將子密鑰固化在89C52的Flash中,。
?、?S盒的功能是將48位的輸入再次縮為32位。具體實現(xiàn)是將S盒表存入89C52的Flash中,，每次通過查表求得S輸出的結果,。
下面列舉其中的幾個子程序。
（1）IP置換子程序
,；入口寄存器：(MSB)2726252423222120(LSB),，出口寄存器：(MSB)2F2E2D2C2B2A2928(LSB)
；功能：將入口寄存器的數(shù)據(jù)按置換表換位,。
IP: MOV C,，06H ；將m58送到進位標志中
MOV 7FH,，C ,；將進位標志送m1中
MOV C，0EH ,；將m50送到進位標志中
MOV 7EH,，C ；將進位標志送m2中
,；重復,，按表編寫
.
.
.
MOV C，31H ,；將m15送到進位標志中
MOV 41H,，C ；將進位標志送m63中
MOV C,，39H ,；將m7送到進位標志中
MOV 40H，C ,；將進位標志送m64中
RET
（2）逆置換子程序
;入口寄存器：(MSB)2726252423222120(LSB),，出口寄存器：(MSB)2F2E2D2C2B2A2928(LSB)
;功能：將入口寄存器的數(shù)據(jù)按逆置換表換位,。
IPRVS：MOV C，18H ,；將m40送到進位標志中
MOV 7FH,，C ；將進位標志送m1中
MOV C,，38H
.
.
.
RET
（3）異或子程序
,；入口寄存器：272625243F3E3D3C，出口寄存器：2B2A2928
,；功能：將寄存器27262524的內(nèi)容和寄存器3F3E3D3C的內(nèi)容異或,。結果保存在2B2A2928寄存器中。
XORLF: MOV A,，3FH ；將高8位異或
XRL A,，27H
MOV 2BH,，A ；放入出口處
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 ,；取出高位數(shù)據(jù)
LCALL S162345 ；調(diào)用實現(xiàn)Si(b1b6,，b2b3b4b5)
,；的功能子程序
MOV DPTR，#S1TAB,；S盒表的首址
MOV A,，21H ；取出第幾個S盒
LCALL DPTRADD
CLR A
MOVC A,，@A+DPTR,；求出S盒的表地址及S 結果
SWAP A
MOV 27H,，A ；保存高位結果
MOV 20H,，2EH
LCALL S162345
,；重復
RET
利用這些子程序，我們成功地開發(fā)了以89C52為核心單片機的密鑰鍵盤,，可用于金融系統(tǒng)的用戶遠程密碼修改,，也可用于其它商用密文的傳輸。