Реализация алгоритма DES на C#

Алгоритм шифрования DES

DES – блочный алгоритм, то есть при шифровании исходное сообщение переводится в двоичный код, а затем разбивается на блоки и каждый блок отдельно зашифровывается (расшифровывается). По стандарту (принят в 1977 году) размер блока DES равен 64 бита, то есть используя 8-ми битовую кодировку ASCII, применяемую в те времена, получим в одном блоке – 8 символов.

Теперь же в основном используется 16-ти битная кодировка Юникода (UTF-16), поэтому, чтобы сохранить длину блока равную 8-ми символам, увеличим размер блока DES до 128 бит.

Итак, для того, чтобы зашифровать сообщение алгоритмом DES, необходимо выполнить следующую последовательность шагов:

довести исходное сообщение до такого размера (в битах), чтобы оно нацело делилось на размер блока (sizeOfBlock = 128 бит);

разделить исходное сообщение на блоки;

довести длину ключа до длины половины блока;

перевести ключ в бинарный формат (в нули и единицы);

провести над каждым блоком прямое преобразование сетью Фейстеля в течении 16-ти раундов. После каждого раунда необходимо выполнять циклический сдвиг ключа на заданное количество символов;

соединить все блоки вместе; таким образом получим сообщение, зашифрованное алгоритмом DES.

shiftKey (при расшифровке key i-1  = key i  Прямое преобразование сетью Фейстеля " width="640"

Алгоритм DES

Чтобы вам было понятнее, давайте рассмотрим один раунд прямого преобразования сетью Фейстеля.

На i-й итерации исходный блок делится пополам – левая часть обозначается L, правая R. Над R и ключом k i  вычисляется какая-либо выбранная логическая функция f (мы будем использовать XOR). Затем выполняется вычисление логической операции “исключающее или” над L и вычисленным ранее значением функции (L xor f). Старое значение R переносится в левую часть блока, а в правую часть заносится значение L xor f. И последняя операция раунда – нужно выполнить циклический сдвиг ключа: key i+1  = key i   shiftKey (при расшифровке key i-1  = key i  

Прямое преобразование сетью Фейстеля

Алгоритм DES

Обратное преобразование сетью Фейстеля

Форма приложения шифрования

textBoxEncodeKeyWord

textBoxDecodeKeyWord

buttonEncrypt

buttonDecipher

private const int sizeOfBlock = 128; //в DES размер блока 64 бит, но поскольку в unicode символ в два раза длинее, то увеличим блок тоже в два раза

private const int sizeOfChar = 16; //размер одного символа (in Unicode 16 bit)

private const int shiftKey = 2; //сдвиг ключа

private const int quantityOfRounds = 16; //количество раундов

string[] Blocks; //сами блоки в двоичном формате

in.txt

out1.txt

out2.txt