分组密码算法MISTY1的子密钥生成算法c++实现，各位可以帮助一下么，具体就是输入（16位二进制比特输入和16位二进制比特密钥），经过FI函数输出（16位二进制比特输出），谢谢！
参考
#include <iostream>
#include <vector>
#include <bitset>
using namespace std;
void generateSubKeys(const bitset<128>& key, vector<bitset<64>>& subKeys) {
// S-Box values
const unsigned char sBox[256] = {
// values here
};
// XOR constants
const unsigned int xorConst[8] = {
0x00000000, 0x5A827999, 0x6ED9EBA1, 0x8F1BBCDC,
0xA953FD4E, 0xC2A12D9B, 0xD7C45034, 0xE7D3FBC8
};
// Convert key to two 64-bit halves
bitset<64> K1(key.to_ulong() >> 64);
bitset<64> K2(key.to_ulong());
// Generate 4 subkeys per round
for (int i = 0; i < 4; i++) {
// Compute Fi function
bitset<64> F = ((K1 >> 32) ^ K2) & 0x7FFFFFFF;
F ^= xorConst[i];
F = bitset<64>(sBox[F.to_ulong() >> 24]) << 24 |
bitset<64>(sBox[(F.to_ulong() >> 16) & 0xFF]) << 16 |
bitset<64>(sBox[(F.to_ulong() >> 8) & 0xFF]) << 8 |
bitset<64>(sBox[F.to_ulong() & 0xFF]);
F = ((F << 32) | (F >> 32)) & 0xFFFFFFFFFFFFFFFE;
// Compute new values for K1 and K2
bitset<64> tmp = K1;
K1 = (K1 << 8) | (K2 >> 56);
K1 ^= F;
K2 = (K2 << 8) | (tmp >> 56);
// Generate subkeys
if (i % 2 == 0) {
subKeys.push_back(K1);
subKeys.push_back(K2);
}
}
}
int main() {
// Example key
bitset<128> key("00000000000000000000000000000000");
// Generate subkeys
vector<bitset<64>> subKeys;
generateSubKeys(key, subKeys);
// Print subkeys
for (int i = 0; i < 8; i++) {
cout << "K" << i << ": " << subKeys[i].to_ulong() << endl;
}
return 0;
}
c++
#include
#include
#include
using namespace std;
// S盒
const int S[8][16] = {
{0xc, 0x5, 0x6, 0xb, 0x9, 0x0, 0xa, 0xd, 0x3, 0xe, 0xf, 0x8, 0x4, 0x7, 0x1, 0x2},
{0x7, 0xe, 0xc, 0x0, 0x5, 0x2, 0xf, 0x8, 0x1, 0x4, 0xa, 0xb, 0x9, 0xd, 0x3, 0x6},
{0x5, 0xd, 0xf, 0x6, 0x9, 0x2, 0xc, 0xa, 0xb, 0x7, 0x8, 0x1, 0x4, 0x3, 0x0, 0xe},
{0x8, 0xe, 0x2, 0x5, 0x6, 0x9, 0x1, 0xc, 0xf, 0x4, 0xb, 0x0, 0xd, 0xa, 0x3, 0x7},
{0x6, 0xc, 0xa, 0x5, 0x1, 0xe, 0x7, 0xd, 0xb, 0x0, 0x9, 0xf, 0x3, 0x2, 0x4, 0x8},
{0x7, 0xd, 0xe, 0xc, 0x0, 0x5, 0x2, 0xa, 0xb, 0x9, 0x8, 0x3, 0x4, 0x6, 0x1, 0xf},
{0x5, 0xc, 0x8, 0xb, 0x1, 0x2, 0xd, 0xf, 0x4, 0xe, 0xf, 0xa, 0x3, 0x6, 0x7, 0x9},
{0x4, 0xb, 0x2, 0xe, 0xf, 0x0, 0x8, 0xd, 0x3, 0xc, 0x9, 0x7, 0x5, 0xa, 0x6, 0x1}
};
// FI函数
bitset<64> FI(bitset<64> R, bitset<128> K) {
// 将R拆分为左右两部分
bitset<32> Rl(R.to_ulong() >> 32);
bitset<32> Rr(R.to_ulong() & 0xffffffff);
// 将K拆分为左右两部分
bitset<64> Kl(K.to_ulong() >> 64);
bitset<64> Kr(K.to_ulong() & 0xffffffffffffffff);
// 对右半部分进行扩展置换
bitset<48> Rr_expansion;
int expansion_table[48] = {32, 1, 2, 3, 4, 5, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 28, 29, 30, 31, 32, 1};
for (int i = 0; i < 48; i++) {
Rr_expansion[i] = Rr[expansion_table[i] - 1];
}
// 将扩展后的右半部分与子密钥异或
bitset<48> Rr_xor = Rr_expansion ^ Kr;
// 将异或后的结果分为8个6比特的块
bitset<6> blocks[8];
for (int i = 0; i < 8; i++) {
for (int j = 0; j < 6; j++) {
blocks[i][j] = Rr_xor[i * 6 + j];
}
}
// 对每个6比特的块进行S盒替换
bitset<32> S_output;
for (int i = 0; i < 8; i++) {
int row = (blocks[i][5] << 1) + blocks[i][0];
int col = (blocks[i][4] << 3) + (blocks[i][3] << 2) + (blocks[i][2] << 1) + blocks[i][1];
bitset<4> s_output(S[i][row * 16 + col]);
for (int j = 0; j < 4; j++) {
S_output[i * 4 + j] = s_output[j];
}
}
// 对S盒替换后的结果进行置换
bitset<32> P_output;
int permutation_table[32] = {16, 7, 20, 21, 29, 12, 28, 17, 1, 15, 23, 26, 5, 18, 31, 10, 2, 8, 24, 14, 32, 27, 3, 9, 19, 13, 30, 6, 22, 11, 4, 25};
for (int i = 0; i < 32; i++) {
P_output[i] = S_output[permutation_table[i] - 1];
}
// 将左半部分与置换后的结果异或
Rl ^= P_output.to_ulong();
// 将左右两部分合并为64比特的结果
bitset<64> output;
output = (Rr.to_ulong() << 32) | Rl.to_ulong();
return output;
}
// 子密钥生成算法
void generate_subkeys(bitset<128> key, bitset<128> subkeys[]) {
// 将密钥拆分为左右两部分
bitset<64> Kl(key.to_ulong() >> 64);
bitset<64> Kr(key.to_ulong() & 0xffffffffffffffff);
// 生成16个子密钥
for (int i = 0; i < 16; i++) {
// 计算Ki
bitset<64> Ki = Kl ^ FI(Kr, key);
// 将Kl和Kr循环左移
bitset<28> Kl_left_shift(Kl.to_ulong() << 1);
bitset<28> Kr_left_shift(Kr.to_ulong() << 1);
if (Kl[27]) {
Kl_left_shift[0] = 1;
}
if (Kr[27]) {
Kr_left_shift[0] = 1;
}
if (i == 0 || i == 1 || i == 8 || i == 15) {
Kl_left_shift[27] = 0;
Kr_left_shift[27] = 0;
}
// 合并Kl和Kr
Kl = Kl_left_shift;
Kr = Kr_left_shift;
bitset<128> K = (Kl.to_ulong() << 64) | Kr.to_ulong();
// 将Ki存入子密钥数组
subkeys[i] = Ki;
// 更新密钥
key = K;
}
}
int main() {
// 输入128位比特输入和128位比特密钥
bitset<128> input(0x0123456789abcdef);
bitset<128> key(0x133457799bbcdff1);
// 生成16个子密钥
bitset<128> subkeys[16];
generate_subkeys(key, subkeys);
// 经过FI函数输出128位比特输出
bitset<64> L(input.to_ulong() >> 64);
bitset<64> R(input.to_ulong() & 0xffffffffffffffff);
for (int i = 0; i < 4; i++) {
bitset<64> temp = R;
R = L ^ FI(R, subkeys[i]);
L = temp;
}
bitset<128> output((R.to_ulong() << 64) | L.to_ulong());
// 输出结果
cout << "Input: " << hex << input.to_ulong() << endl;
cout << "Key: " << hex << key.to_ulong() << endl;
cout << "Subkeys:" << endl;
for (int i = 0; i < 16; i++) {
cout << "K" << i << ": " << hex << subkeys[i].to_ulong() << endl;
}
cout << "Output: " << hex << output.to_ulong() << endl;
return 0;
}
请参考以下代码，实现了MISTY1的子密钥生成算法，将128位比特密钥分为两个64位比特子密钥、轮函数的实现以及轮函数中间结果的计算。其中，轮函数的实现中使用了模2^64加法和三个16进制常量C1
#include <iostream>
#include <bitset>
#include <string.h>
using namespace std;
//定义常量
const int KEY_LENGTH = 128; //密钥长度
const int BLOCK_LENGTH = 128; //块长度
const int ROUNDS = 8; //轮数
//定义函数
void F_function(bitset<BLOCK_LENGTH>& data, bitset<KEY_LENGTH>& key);
//主函数
int main()
{
//输入128位比特输入和128位比特密钥
bitset<BLOCK_LENGTH> input, output;
bitset<KEY_LENGTH> key;
cout << "请输入128位比特输入：" << endl;
cin >> input;
cout << "请输入128位比特密钥：" << endl;
cin >> key;
//调用FI函数
F_function(input, key);
//输出结果
cout << "经过FI函数输出的128位比特输出为：" << endl;
cout << input << endl;
return 0;
}
//FI函数的实现
void F_function(bitset<BLOCK_LENGTH>& data, bitset<KEY_LENGTH>& key)
{
//将128位比特密钥分为两个64位比特子密钥K0和K1
bitset<64> K0(key.to_string().substr(0, 64));
bitset<64> K1(key.to_string().substr(64, 64));
//轮函数中使用的常量
bitset<64> C1("0123456789abcdef"); //16进制常量C1
bitset<64> C2("fedcba9876543210"); //16进制常量C2
bitset<64> C3("84c5aebd153df48c"); //16进制常量C3
//轮函数的实现
for (int i = 0; i < ROUNDS; i++)
{
//将128位比特输入分为两个64位比特子输入X和Y
bitset<64> X(data.to_string().substr(0, 64));
bitset<64> Y(data.to_string().substr(64, 64));
//轮函数中间结果的计算
bitset<64> temp = ((X ^ K0).to_ulong() + Y.to_ulong()) % (1ull << 64); //模2^64加法
temp = (C1 * temp) ^ C2;
temp = ((K1 ^ temp).to_ulong() + X.to_ulong()) % (1ull << 64); //模2^64加法
temp = (C3 * temp) ^ C2;
//更新子密钥
K0 = K1;
K1 = temp ^ Y;
//交换X和Y
data = bitset<BLOCK_LENGTH>(Y.to_string() + X.to_string());
}
}
我引用ChatGPT作答：以下是使用C++实现MISTY1分组密码算法的子密钥生成算法。本代码包含MISTY1算法中使用的FI函数的实现。
#include <iostream>
#include <bitset>
using namespace std;
typedef bitset<32> word;
const int r = 8; // MISTY1中的轮数
word f(const word &x, const word &k) {
word y = (x ^ k);
word z = ((y << 13) | (y >> 19));
word w = ((z & 0x1FFF8) << 2) ^ ((z & 0xE0000) >> 17);
return w ^ y ^ ((y >> 2) | (y << 30));
}
void generateSubKeys(const word &key, word k[r+1]) {
k[0] = key;
for (int i = 1; i <= r; ++i) {
word kprime = (k[i-1] << 8) | (k[i-1] >> 24);
k[i] = f(kprime, k[i-1]) ^ word(i);
}
}
int main() {
word input = 0xA1B2C3D4; // 输入的128位比特输入
word key = 0x0123456789ABCDEF0123456789ABCDEF; // 128位比特的密钥
word k[r+1]; // 存放生成的子密钥
generateSubKeys(key, k);
word output = f(input, k[r]);
cout << "输出为：" << hex << output.to_ulong() << endl;
return 0;
}
MISTY1算法中的FI函数，用来加密数据。generateSubKeys函数用来生成轮密钥，存储在k数组中。在主函数中，我们输入128位比特的输入和128位比特的密钥，并调用generateSubKeys函数来生成轮密钥。然后，我们调用f函数对输入进行加密，并输出结果。
这个实现中只实现了MISTY1算法的子密钥生成和加密部分，没有实现解密部分。如果需要实现完整的MISTY1算法，还需要实现解密函数。
#include<iostream>
using namespace std;
typedef void (*functionPtr)(float);
void printStuff(float){
cout << "1" << endl;
}
int main()
{
functionPtr f1,f2,f3;
printStuff(12.3);
f1=printStuff;
f1(15.6);
f2=printStuff;
f2(11.3);
f3=printStuff;
f3(1.6);
rerurn;
}
以下答案由GPT-3.5大模型与博主波罗歌共同编写：
子密钥生成算法是MISTY1密码算法中的重要部分，它生成用于输入和输出转换的8个子密钥。下面是MISTY1密码算法中的核心子密钥生成算法的C++实现：
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N=8,M=16,R=20; //定义常量N、M、R
int k[N+1][M/2]; //存储密钥
void key_schedule(int k[N+1][M/2],int key[M]) {
int t;
for(int i=0;i<N+1;i++) {
t=key[M-1];
for(int j=0;j<M/2-1;j++) key[j]=(key[j+1]^k[i][j]); //轮密钥生成
key[M/2-1]=(t^k[i][M/2-1]);
for(int j=0;j<M/2-1;j++) k[i+1][j]=k[i][j]; //子密钥生成
k[i+1][M/2-1]=(k[i][M/2-1]^key[M/2-1]);
//对k[i][j]进行环移
if(i==N-1) break;
t=k[i][0];
k[i][0]=k[i][M/2];
k[i][M/2]=k[i][M/2+1];
k[i][M/2+1]=t;
t=k[i][1];
k[i][1]=k[i][M/2+2];
k[i][M/2+2]=k[i][M/2+3];
k[i][M/2+3]=t;
}
}
int main() {
int key[]={0x0123,0x4567,0x89ab,0xcdef}; //16位二进制比特密钥
for(int i=0;i<M/2;i++) k[0][i]=(key[2*i]<<8)|key[2*i+1]; //密钥分组
key_schedule(k,key);
for(int i=0;i<=N;i++) {
printf("k[%d]:",i);
for(int j=0;j<M/2;j++) printf("%04X",k[i][j]);
printf("\n");
}
return 0;
}
在此代码中，我们定义了常量N、M和R，然后定义一个二维数组k，用于存储密钥。接下来，我们编写了一个函数key_schedule，该函数接受密钥和k数组作为输入，然后使用轮密钥生成算法和子密钥生成算法生成8个子密钥。最后，我们将子密钥打印出来以进行测试。在这个示例中，我们给出了一个16位二进制比特密钥，但是你可以根据自己的需要修改这个密钥。
希望这能帮助到你！
如果我的回答解决了您的问题，请采纳！