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利用汇编语言实现DES加密算法
[正文]:摘要：des算法是一种数据加密算法。
自从1977年公布以来，一直是国际上的商用保密通信和计算机通信的最常用的加密标准。
des算法的实现一般用高级语言。
关键词：加密算法 des 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，27hmov 2bh，a ；放入出口处mov a，3ehxrl a，26hmov 2ah，amov a，3dhxrl a，25hmov 29h，amov a，3chxrl a，24hmov 28h，aret（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 dptraddclr amovc a，@a+dptr；求出s盒的表地址及s 结果swap amov 27h，a ；保存高位结果mov 20h，2ehlcall 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。
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