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RC5分組密碼算法是1994由麻薩諸塞技術(shù)研究所的Ronald L. Rivest教授發(fā)明的，并由RSA實(shí)驗(yàn)室分析。它是參數(shù)可變的分組密碼算法，三個(gè)可變的參數(shù)是：分組大小、密鑰大小和加密輪數(shù)。在此算法中使用了三種運(yùn)算：異或、加和循環(huán)。
簡(jiǎn)介
RC5是種比較新的算法，Rivest設(shè)計(jì)了RC5的一種特殊的實(shí)現(xiàn)方式，因此RC5算法有一個(gè)面向字的結(jié)構(gòu)：RC5-w/r/b，這里w是字長(zhǎng)其值可以是16、32或64對(duì)于不同的字長(zhǎng)明文和密文塊的分組長(zhǎng)度為2w位，r是加密輪數(shù)，b是密鑰字節(jié)長(zhǎng)度。由于RC5一個(gè)分組長(zhǎng)度可變的密碼算法，為了便于說(shuō)明在本文中主要是針對(duì)64位的分組w=32進(jìn)行處理的，下面詳細(xì)說(shuō)明了RC5加密解密的處理過(guò)程：
加密解密
1、創(chuàng)建密鑰組
RC5算法加密時(shí)使用了2r+2個(gè)密鑰相關(guān)的的32位字： ，這里r表示加密的輪數(shù)。創(chuàng)建這個(gè)密鑰組的過(guò)程是非常復(fù)雜的但也是直接的，首先將密鑰字節(jié)拷貝到32位字的數(shù)組L中（此時(shí)要注意處理器是little-endian順序還是big-endian順序），如果需要，最后一個(gè)字可以用零填充。然后利用線性同余發(fā)生器模2初始化數(shù)組S：
對(duì)于i=1到2（r+1）-1： （本應(yīng)模 ，本文中令w=32）
其中對(duì)于16位字32位分組的RC5，P=0xb7e1 Q=0x9e37
對(duì)于32位字和64位分組的RC5，P=0xb7e15163 Q=0x9e3779b9
對(duì)于64位字和128位分組，P=0xb7151628aed2a6b Q=0x9e3779b97f4a7c15
最后將L與S混合，混合過(guò)程如下：
i=j=0
A=B=0
處理3n次（這里n是2（r+1）和c中的最大值，其中c表示輸入的密鑰字的個(gè)數(shù)）
2、加密處理
在創(chuàng)建完密鑰組后開始進(jìn)行對(duì)明文的加密，加密時(shí)，首先將明文分組劃分為兩個(gè)32位字：A和B（在假設(shè)處理器字節(jié)順序是little-endian、w=32的情況下，第一個(gè)明文字節(jié)進(jìn)入A的最低字節(jié)，第四個(gè)明文字節(jié)進(jìn)入A的最高字節(jié)，第五個(gè)明文字節(jié)進(jìn)入B的最低字節(jié)，以此類推），其中操作符《《《表示循環(huán)左移，加運(yùn)算是模 （本應(yīng)模 ，本文中令w=32）的。
輸出的密文是在寄存器A和B中的內(nèi)容
3、解密處理
解密也是很容易的，把密文分組劃分為兩個(gè)字：A和B（存儲(chǔ)方式和加密一樣），這里符合》》》是循環(huán)右移，減運(yùn)算也是模 （本應(yīng)模 ，本文中令w=32）的。
RSA試驗(yàn)室花費(fèi)了相當(dāng)?shù)臅r(shí)間來(lái)分析64位分組的RC5算法，在5輪后統(tǒng)計(jì)特性看起來(lái)非常好。在8輪后，每一個(gè)明文位至少影響一個(gè)循環(huán)。對(duì)于5輪的RC5，差分攻擊需要 個(gè)選擇明文；對(duì)10輪需要 個(gè)；對(duì)于12輪需要 個(gè)；對(duì)15輪需要 個(gè)。而對(duì)于64位的分組只有 個(gè)可能的明文，所以對(duì)于15輪或以上的RC5的差分攻擊是失敗的。在6輪后線性分析就是安全的了，Rivest推薦至少12輪，甚至可能是16輪。這個(gè)輪數(shù)可以進(jìn)行選擇。
RC5 分組密鑰算法 C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)
［cpp］ view plain copy/*RC5 C代碼實(shí)現(xiàn)
w/r/b=32/12/16
基本的RC5 3種算法組成，即密鑰擴(kuò)展算法、加密算法和解密算法。故RC5的C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)也由以下幾個(gè)部分構(gòu)成。
1、 參數(shù)的定義
*/
#include 《stdlib.h》
#include 《stdio.h》
#include 《string.h》
#include 《math.h》
int w=32;//字長(zhǎng) 32bit 4字節(jié)
int r=12;//12;//加密輪數(shù)12
int b=16;//主密鑰（字節(jié)為單位8bit）個(gè)數(shù) 這里有16個(gè)
int t=26;//2*r+2=12*2+2=26
int c=4; //主密鑰個(gè)數(shù)*8/w = 16*8/32
typedef unsigned long int FOURBYTEINT;//四字節(jié)
typedef unsigned short int TWOBYTEINT;//2字節(jié)
typedef unsigned char BYTE;
void InitialKey（unsigned char* KeyK，int b）;
void generateChildKey（unsigned char* KeyK，F(xiàn)OURBYTEINT* ChildKeyS）;
void Encipher（FOURBYTEINT* In，F(xiàn)OURBYTEINT* Out，F(xiàn)OURBYTEINT* S）;
void Decipher（FOURBYTEINT* In，F(xiàn)OURBYTEINT* Out，F(xiàn)OURBYTEINT* S）;
#define NoOfData 4
/**2、循環(huán)移位函數(shù)
由于在生成子密鑰，加密，解密過(guò)程中都要進(jìn)行循環(huán)移位，故要首先定義循環(huán)以為函數(shù)。
* 循環(huán)左移和右移函數(shù)
* x ： 被循環(huán)的數(shù)
* y ： 將要循環(huán)的位數(shù)
*/
#define ROTL（x，y） （（（x）《《（y&（w-1））） | （（x）》》（w-（y&（w-1）））））
#define ROTR（x，y） （（（x）》》（y&（w-1））） | （（x）《《（w-（y&（w-1）））））
/**3、 初始密鑰產(chǎn)生函數(shù)
生成一個(gè)初始的長(zhǎng)度為b字節(jié)的密鑰。
產(chǎn)生初始密鑰的函數(shù)
*/
void InitialKey（unsigned char* KeyK，int b）
{
int i，j;
int intiSeed=3;
for（ i=0;i《b;i++）//初始化
{
KeyK［i］=0;
}
KeyK［0］=intiSeed;
printf（“初始主密鑰（16字節(jié)共128位）：%.2lx ”，KeyK［0］）;
for（j=1;j《b;j++）//生成
{
KeyK［j］ = （BYTE）（ （int）pow（3，j）%（255-j） ）; //pow（x，y） x^y： 2^3=8
printf（“%.2X ”，KeyK［j］）;
//KeyK［j］ = （BYTE） （ （（int）（pow（double（3），j））%（255-j）））;
}
printf（“\n”）;
}
/**4、 密鑰擴(kuò)展函數(shù)
由于需加密r輪，每輪需要兩個(gè)子密鑰，所以需要密鑰擴(kuò)展函數(shù)根據(jù)初始密鑰來(lái)擴(kuò)展出2r+2個(gè)子密鑰。
產(chǎn)生子密鑰的函數(shù)
*/
void generateChildKey（unsigned char* KeyK，F(xiàn)OURBYTEINT* ChildKeyS）
{
//const double e = 2.718281828459;
//const double Phia = 1.618033988749;
int PW = 0xB7E15163;//0xb7e1;
int QW = 0x9E3779B9;//0x9e37;//genggai
int i;
int u =w/8;// b/8;
FOURBYTEINT A，B，X，Y;
FOURBYTEINT L［4］; //c=16*8/32
A=B=X=Y=0;
//初始化數(shù)組S
ChildKeyS［0］=PW;
printf（“\n初始子密鑰（沒有主密鑰的參與）：\n%.8X ”， ChildKeyS［0］）;
for （i=1;i《t;i++） //t=26
{
if（i%13==0）printf（“\n”）;
ChildKeyS［i］=（ChildKeyS［i-1］+ QW）;
printf（“%.8X ”， ChildKeyS［i］）;
}
printf（“\n”）;
//將K數(shù)組轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)數(shù)組
for（i=0;i《c;i++）//初始化L數(shù)組c=8
{
L［i］=0;
}
for （i=b-1;i！=-1; i--）//b=16 轉(zhuǎn)換主密鑰數(shù)組（16個(gè) 單位為8bit）為L(zhǎng)數(shù)組（8個(gè)單位為16bit），數(shù)組L每一元素長(zhǎng)為16bit，數(shù)組K每一元素長(zhǎng)為8bit
{
L［i/u］ = （L［i/u］《《8）+KeyK［i］;
}
printf（“\n把主密鑰變換為4字節(jié)單位：\n”）;
for （i=0;i《c;i++）//16進(jìn)制輸出gaidong
{
printf（“%.8X ”，L［i］）;
}
printf（“\n\n”）;
//產(chǎn)生子密鑰，存儲(chǔ)在ChildKeyS中
for（i=0;i《3*t;i++）
{
X = ChildKeyS［A］ = ROTL（ChildKeyS［A］+X+Y，3）;
A = （A+1） % t;
Y = L［B］ = ROTL（L［B］+X+Y，（X+Y））;
B = （B+1） % c;
}
printf（“生成的子密鑰（初始主密鑰參與和初始子密鑰也參與）：”）;
for （i=0;i《t;i++）//16進(jìn)制輸出
{
if（i%13==0）printf（“\n”）;
printf（“%.8X ”，ChildKeyS［i］）;
}
printf（“\n\n”）;
}
/**5、 加密函數(shù)
加密函數(shù)
*/
void Encipher（FOURBYTEINT * In，F(xiàn)OURBYTEINT * Out，F(xiàn)OURBYTEINT* S）
{
FOURBYTEINT X，Y; //定義兩個(gè)16位存儲(chǔ)器
int i，j;
for（j=0;j《NoOfData;j+=2）
{
X = In［j］+S［0］; //In［j］+S［0］;
Y = In［j+1］+S［1］; //In［j+1］+S［1］;
for（ i=1;i《=r;i++）
{
X=ROTL（（X^Y），Y） + S［2*i］; // X=ROTL（（X^Y），Y） + S［2*i］; 異或，循環(huán)移位，相加 //ROTL（x，y） （（（x）《《（y&（w-1））） | （（x）》》（w-（y&（w-1）））））
Y=ROTL（（Y^X），X） + S［2*i+1］; //Y=ROTL（（Y^X），X） + S［2*i+1］;
}
Out［j］=X;
Out［j+1］=Y; //密文
}
}
/**6、 解密函數(shù)
解密函數(shù)
*/
void Decipher（FOURBYTEINT* In，F(xiàn)OURBYTEINT* Out，F(xiàn)OURBYTEINT* S）
{
int i=0，j;
FOURBYTEINT X，Y;
for（j=0;j《NoOfData;j+=2）
{
X = In［j］;
Y = In［j+1］;
for（i=r;i》0;i--）
{
Y = ROTR（Y-S［2*i+1］，X）^X; //Y = ROTR（Y-S［2*i+1］，X）^X;相減，循環(huán)移位，異或 //ROTR（x，y） （（（x）》》（y&（w-1））） | （（x）《《（w-（y&（w-1）））））
X = ROTR（X-S［2*i］，Y）^Y; // X = ROTR（X-S［2*i］，Y）^Y;
}
Out［j］=X - S［0］; //Out［j］=X - S［0］;
Out［j+1］=Y - S［1］; //明文 Out［j+1］=Y - S［1］;
}
}
/**7、 主函數(shù)測(cè)試
主函數(shù)
*/
int main（void）
{
int k;
FOURBYTEINT ChildKeyS［2*12+2］; // r=12 子密鑰個(gè)數(shù)為26
FOURBYTEINT ChildKey1［26］; //
BYTE KeyK［16］; //8bit=byte 16=b 主密鑰共16字節(jié)
FOURBYTEINT Source［］={0xfffff2fe，0x56211681，0xee111560，0x44575555}; //測(cè)試明文
FOURBYTEINT Dest［NoOfData］; //用來(lái)存儲(chǔ)密文
FOURBYTEINT Data［NoOfData］={0}; //用來(lái)存儲(chǔ)解密后的密文
InitialKey（KeyK，b）;//生成初始密鑰
generateChildKey（KeyK，ChildKeyS）; //根據(jù)初始密鑰生成子密鑰
printf（“加密以前的明文：”）;
for （k=0;k《NoOfData;k++）
{
if （k%2==0）
{
printf（“ ”）;
}
printf（“%.8X ”，Source［k］）; //16進(jìn)制輸出
}
printf（“\n”）;
for（k=0;k《26;k++）
{ //************************************有問(wèn)題
ChildKey1［k］=ChildKeyS［k］;//如果此處自定義簡(jiǎn)單的數(shù)值為加密密鑰，則可以解密出密文
}
Encipher（Source，Dest，ChildKey1）; //加密
printf（“\n”）;
printf（“加密以后的密文：”）;
for （k=0;k《NoOfData;k++）
{
if （k%2==0）
{
printf（“ ”）;
}
printf（“%.8X ”，Dest［k］）;
}
printf（“\n”）;
Decipher（Dest，Data，ChildKey1）; //解密
printf（“解密以后的明文：”）;
for （k=0;k《NoOfData;k++）
{
if （k%2==0）
{
printf（“ ”）;
}
printf（“%.8X ”，Data［k］）;
}
printf（“\n”）;
//printf（“sizeof unsigned short int： %d”，sizeof（unsigned short int））;
// system（“pause\n”）;
}
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/*RC5 C代碼實(shí)現(xiàn)
w/r/b=16/12/16
基本的RC5 3種算法組成，即密鑰擴(kuò)展算法、加密算法和解密算法。故RC5的C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)也由以下幾個(gè)部分構(gòu)成。
1、 參數(shù)的定義
*/
#include 《stdlib.h》
#include 《stdio.h》
#include 《string.h》
#include 《math.h》
int w=16;//字長(zhǎng)
int r=10;//12;//輪數(shù)12
int b=16;//密鑰字節(jié)個(gè)數(shù)
int t=26;//2*r+2=12*2+2=26
int c=8; //b*8/w = 16*8/16
//typedef unsigned long int FOURBYTEINT;//四字節(jié)
typedef unsigned short int TWOBYTEINT;//2字節(jié)
typedef unsigned char BYTE;
void InitialKey（unsigned char* KeyK，int b）;
void generateChildKey（unsigned char* KeyK，TWOBYTEINT* ChildKeyS）;
void Encipher（TWOBYTEINT* In，TWOBYTEINT* Out，TWOBYTEINT* S）;
void Decipher（TWOBYTEINT* In，TWOBYTEINT* Out，TWOBYTEINT* S）;
#define NoOfData 4
/**2、循環(huán)移位函數(shù)
由于在生成子密鑰，加密，解密過(guò)程中都要進(jìn)行循環(huán)移位，故要首先定義循環(huán)以為函數(shù)。
* 循環(huán)左移和右移函數(shù)
* x ： 被循環(huán)的數(shù)
* y ： 將要循環(huán)的位數(shù)
*/
#define ROTL（x，y） （（（x）《《（y&（w-1））） | （（x）》》（w-（y&（w-1）））））
#define ROTR（x，y） （（（x）》》（y&（w-1））） | （（x）《《（w-（y&（w-1）））））
/**3、 初始密鑰產(chǎn)生函數(shù)
生成一個(gè)初始的長(zhǎng)度為b字節(jié)的密鑰。
產(chǎn)生初始密鑰的函數(shù)
*/
void InitialKey（unsigned char* KeyK，int b）
{
int i，j;
int intiSeed=3;
for（ i=0;i《b;i++）//初始化
{
KeyK［i］=0;
}
KeyK［0］=intiSeed;
printf（“初始主密鑰（16字節(jié)共128位）：%.2lx ”，KeyK［0］）;
for（j=1;j《b;j++）//生成
{
KeyK［j］ = （BYTE）（ （int）pow（3，j）%（255-j） ）; //pow（x，y） x^y： 2^3=8
printf（“%.2X ”，KeyK［j］）;
//KeyK［j］ = （BYTE） （ （（int）（pow（double（3），j））%（255-j）））;
}
printf（“\n”）;
}
/**4、 密鑰擴(kuò)展函數(shù)
由于需加密r輪，每輪需要兩個(gè)子密鑰，所以需要密鑰擴(kuò)展函數(shù)根據(jù)初始密鑰來(lái)擴(kuò)展出2r+2個(gè)子密鑰。
產(chǎn)生子密鑰的函數(shù)
*/
void generateChildKey（unsigned char* KeyK，TWOBYTEINT* ChildKeyS）
{
//const double e = 2.718281828459;
//const double Phia = 1.618033988749;
int PW = 0xb7e1;
int QW = 0x9e37;//genggai
int i;
int u = w/8;
TWOBYTEINT A，B，X，Y;
TWOBYTEINT L［8］; //c=b*8/w=8
A=B=X=Y=0;
//初始化數(shù)組S
ChildKeyS［0］=PW;
printf（“\n初始子密鑰（沒有主密鑰的參與）：\n%.4lx ”， ChildKeyS［0］）;
for （i=1;i《t;i++） //t=26
{
if（i%13==0）printf（“\n”）;
ChildKeyS［i］=（ChildKeyS［i-1］+ QW）;
printf（“%.4X ”， ChildKeyS［i］）;
}
printf（“\n”）;
//將K數(shù)組轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)數(shù)組
for（i=0;i《c;i++）//初始化L數(shù)組c=8
{
L［i］=0;
}
for （i=b-1;i！=-1; i--）//b=16 轉(zhuǎn)換主密鑰數(shù)組（16個(gè) 單位為8bit）為L(zhǎng)數(shù)組（8個(gè)單位為16bit），數(shù)組L每一元素長(zhǎng)為16bit，數(shù)組K每一元素長(zhǎng)為8bit
{
L［i/u］ = （L［i/u］《《8）+KeyK［i］;
}
printf（“\n把主密鑰變換為2字節(jié)單位：\n”）;
for （i=0;i《c;i++）//16進(jìn)制輸出gaidong
{
printf（“%.4X ”，L［i］）;
}
printf（“\n\n”）;
//產(chǎn)生子密鑰，存儲(chǔ)在ChildKeyS中
for（i=0;i《3*t;i++）
{
X = ChildKeyS［A］ = ROTL（ChildKeyS［A］+X+Y，3）;
A = （A+1） % t;
Y = L［B］ = ROTL（L［B］+X+Y，（X+Y））;
B = （B+1） % c;
}
printf（“生成的子密鑰（初始主密鑰參與和初始子密鑰也參與）：”）;
for （i=0;i《t;i++）//16進(jìn)制輸出
{
if（i%13==0）printf（“\n”）;
printf（“%.4X ”，ChildKeyS［i］）;
}
printf（“\n\n”）;
}
/**5、 加密函數(shù)
加密函數(shù)
*/
void Encipher（TWOBYTEINT * In，TWOBYTEINT * Out，TWOBYTEINT* S）
{
TWOBYTEINT X，Y; //定義兩個(gè)16位存儲(chǔ)器
int i，j;
for（j=0;j《NoOfData;j+=2）
{
X = In［j］+S［0］; //In［j］+S［0］;
Y = In［j+1］+S［1］; //In［j+1］+S［1］;
for（ i=1;i《=r;i++）
{
X=ROTL（（X^Y），Y） + S［2*i］; // X=ROTL（（X^Y），Y） + S［2*i］; 異或，循環(huán)移位，相加 //ROTL（x，y） （（（x）《《（y&（w-1））） | （（x）》》（w-（y&（w-1）））））
Y=ROTL（（Y^X），X） + S［2*i+1］; //Y=ROTL（（Y^X），X） + S［2*i+1］;
}
Out［j］=X;
Out［j+1］=Y; //密文
}
}
/**6、 解密函數(shù)
解密函數(shù)
*/
void Decipher（TWOBYTEINT* In，TWOBYTEINT* Out，TWOBYTEINT* S）
{
int i=0，j;
TWOBYTEINT X，Y;
for（j=0;j《NoOfData;j+=2）
{
X = In［j］;
Y = In［j+1］;
for（i=r;i》0;i--）
{
//***********重要*****************一定要強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為unsigned short int 否則循環(huán)右移出錯(cuò)
Y = ROTR（（unsigned short int）（Y-S［2*i+1］），X）^X; //Y = ROTR（Y-S［2*i+1］，X）^X;相減，循環(huán)移位，異或 //ROTR（x，y） （（（x）》》（y&（w-1））） | （（x）《《（w-（y&（w-1）））））
X = ROTR（（unsigned short int）（X-S［2*i］），Y）^Y; // X = ROTR（X-S［2*i］，Y）^Y;
}
Out［j］=X - S［0］; //Out［j］=X - S［0］;
Out［j+1］=Y - S［1］; //明文 Out［j+1］=Y - S［1］;
}
}
/**7、 主函數(shù)測(cè)試
主函數(shù)
*/
int main（void）
{
unsigned int aa=0xffffFFF1;
unsigned int bb=0xffffFFF2;
unsigned int cc;
int k;
TWOBYTEINT ChildKeyS［2*12+2］; // r=12 子密鑰個(gè)數(shù)為26
TWOBYTEINT ChildKey1［26］; //
BYTE KeyK［16］; //8bit=byte 16=b 主密鑰共16字節(jié)
TWOBYTEINT Source［］={25142，1681，11561，5555}; //測(cè)試明文
TWOBYTEINT Dest［NoOfData］; //用來(lái)存儲(chǔ)密文
TWOBYTEINT Data［NoOfData］={0}; //用來(lái)存儲(chǔ)解密后的密文
InitialKey（KeyK，b）;//生成初始密鑰
generateChildKey（KeyK，ChildKeyS）; //根據(jù)初始密鑰生成子密鑰
printf（“加密以前的明文：”）;
for （k=0;k《NoOfData;k++）
{
printf（“%.4lX ”，Source［k］）; //16進(jìn)制輸出
}
printf（“\n”）;
for（k=0;k《26;k++）
{ //************************************有問(wèn)題
ChildKey1［k］=ChildKeyS［k］;//如果此處自定義簡(jiǎn)單的數(shù)值為加密密鑰，則可以解密出密文
// printf（“%.4lX ”，ChildKey1［k］）;
}
Encipher（Source，Dest，ChildKey1）; //加密
printf（“\n”）;
printf（“加密以后的密文：”）;
for （k=0;k《NoOfData;k++）
{
printf（“%.4lX ”，Dest［k］）;
}
printf（“\n”）;
Decipher（Dest，Data，ChildKey1）; //解密
printf（“解密以后的明文：”）;
for （k=0;k《NoOfData;k++）
{
printf（“%.4lX ”，Data［k］）;
}
printf（“\n”）;
cc=aa+bb;
// printf（“\n%16X\n”，cc）;
// printf（“%8X\n”，（cc-aa））;
//printf（“sizeof unsigned short int： %d”，sizeof（unsigned short int））;
// system（“pause\n”）;
}
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評(píng)論