Data Encryption Standard
Demonstrate the Data Encryption Standard. For a complete description of the algorithm see: The DES Algorithm Illustrated
Task:
Use the
- Key 0e329232ea6d0d73
- to encrypt 8787878787878787
- and display the result 0000000000000000.
Kotlin
Presumably, one can use library functions to demonstrate DES as it would be very tedious to implement it from scratch: <lang scala>// version 1.1.3
import javax.crypto.Cipher import javax.crypto.spec.SecretKeySpec
fun String.toHexByteArray(): ByteArray {
val bytes = ByteArray(this.length / 2)
for (i in 0 until bytes.size) {
bytes[i] = this.substring(i * 2, i * 2 + 2).toInt(16).toByte()
}
return bytes
}
fun ByteArray.printHexBytes(label: String) {
print("$label: ")
for (b in this) {
val bb = if (b >= 0) b.toInt() else b + 256
print(bb.toString(16).padStart(2, '0'))
}
println()
}
fun main(args: Array<String>) {
val strKey = "0e329232ea6d0d73"
val keyBytes = strKey.toHexByteArray()
val key = SecretKeySpec(keyBytes, "DES")
val encCipher = Cipher.getInstance("DES")
encCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key)
val strPlain = "8787878787878787"
val plainBytes = strPlain.toHexByteArray()
val encBytes = encCipher.doFinal(plainBytes)
encBytes.printHexBytes("Encoded")
val decCipher = Cipher.getInstance("DES")
decCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key)
val decBytes = decCipher.doFinal(encBytes)
decBytes.printHexBytes("Decoded")
}</lang>
- Output:
Note that the 'encoded' output includes 8 bytes of padding using the default JVM DES implementation:
Encoded: 0000000000000000a913f4cb0bd30f97 Decoded: 8787878787878787
REXX
Implementation of the algorithm desribed in the cited article. Not yet included: "Decryption is simply the inverse of encryption, follwing the same steps as above, but reversing the order in which the subkeys are applied."
<lang rexx>o='abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ1234567890.-' Call init Call debug 'tr_pc_1='tr_pc_1 Call debug 'tr_ip ='tr_ip Call debug 'tr_p ='tr_p Call debug 'tr_ipa ='tr_ipa
kx='0e329232ea6d0d73' mx='8787878787878787' k=x2b(kx) m=x2b(mx) Say 'mx='mx Say 'kx='kx ka=translate(tr_pc_1,k,o) Call debug 'ka='ka Parse Var ka c.0 +28 d.0 shifts='1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1' Do i=1 To 16
ip=i-1 c.i=shift(c.ip,word(shifts,i)) d.i=shift(d.ip,word(shifts,i)) End
Do i=1 To 16
cd.i=c.i||d.i k.i=translate(tr_pc_2,cd.i,o) Call debug 'k.'i'='k.i End
IP=translate(tr_ip,m,o) Call debug 'ip='ip
Parse Var ip l.0 +32 r.0
Call debug 'E(R.0)='E(R.0) Call debug 'k.1 ='k.1 t=xor(k.1,E(R.0)) Call debug 't ='t Call debug length(t) zz= Do i=1 To 8
Parse Var t b +6 t zz=zz||s(i,b) End
Call debug 'zz='zz f=translate(tr_p,zz,o) Call debug 'f='f r.1=xor(l.0,f) Call debug 'r.1='r.1 l.1=r.0 Do j=2 To 16
ja=j-1 l.j=r.ja z=xor(k.j,e(r.ja)) zz= Do i=1 To 8 Parse Var z b +6 z zz=zz||s(i,b) End Call debug j zz f=translate(tr_p,zz,o) Call debug j f r.j=xor(l.ja,f) End
Call debug 'l.16='l.16 Call debug 'r.16='r.16
zzz=r.16||l.16 c=translate(tr_ipa,zzz,o) Call debug c Say 'cx='||b2x(c) Exit
f: Procedure Expose s. o tr_p
Parse Arg r,k z=xor(k,e(r)) zz=translate(tr_p,z,o) Return zz
init: PC_1='57 49 41 33 25 17 9'-
' 1 58 50 42 34 26 18'-
'10 2 59 51 43 35 27'-
'19 11 3 60 52 44 36'-
'63 55 47 39 31 23 15'-
' 7 62 54 46 38 30 22'-
'14 6 61 53 45 37 29'-
'21 13 5 28 20 12 4'
tr_pc_1= Do i=1 To words(pc_1)
tr_pc_1=tr_pc_1||substr(o,word(pc_1,i),1) End
tr_pc_1=tr_pc_1
kb=translate(tr_pc_1,k,o) kc=strip(kb,,'*')
PC_2='14 17 11 24 1 5',
' 3 28 15 6 21 10',
'23 19 12 4 26 8',
'16 7 27 20 13 2',
'41 52 31 37 47 55',
'30 40 51 45 33 48',
'44 49 39 56 34 53',
'46 42 50 36 29 32'
tr_pc_2= Do i=1 To words(pc_2)
tr_pc_2=tr_pc_2||substr(o,word(pc_2,i),1) End
Do i=1 To 16
cd.i=c.i||d.i k.i=translate(ok,cd.i,o) Call debug 'k.'i'='k.i End
IP='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'
tr_ip= Do i=1 To words(IP)
tr_ip=tr_ip||substr(o,word(ip,i),1) End
P='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'
tr_p= Do i=1 To words(p)
tr_p=tr_p||substr(o,word(p,i),1) End
SM.1='14 4 13 1 2 15 11 8 3 10 6 12 5 9 0 7',
' 0 15 7 4 14 2 13 1 10 6 12 11 9 5 3 8',
' 4 1 14 8 13 6 2 11 15 12 9 7 3 10 5 0',
'15 12 8 2 4 9 1 7 5 11 3 14 10 0 6 13'
SM.2='15 1 8 14 6 11 3 4 9 7 2 13 12 0 5 10',
' 3 13 4 7 15 2 8 14 12 0 1 10 6 9 11 5',
' 0 14 7 11 10 4 13 1 5 8 12 6 9 3 2 15',
'13 8 10 1 3 15 4 2 11 6 7 12 0 5 14 9'
SM.3='10 0 9 14 6 3 15 5 1 13 12 7 11 4 2 8',
'13 7 0 9 3 4 6 10 2 8 5 14 12 11 15 1',
'13 6 4 9 8 15 3 0 11 1 2 12 5 10 14 7',
' 1 10 13 0 6 9 8 7 4 15 14 3 11 5 2 12'
SM.4=' 7 13 14 3 0 6 9 10 1 2 8 5 11 12 4 15',
'13 8 11 5 6 15 0 3 4 7 2 12 1 10 14 9',
'10 6 9 0 12 11 7 13 15 1 3 14 5 2 8 4',
' 3 15 0 6 10 1 13 8 9 4 5 11 12 7 2 14'
SM.5=' 2 12 4 1 7 10 11 6 8 5 3 15 13 0 14 9',
'14 11 2 12 4 7 13 1 5 0 15 10 3 9 8 6',
' 4 2 1 11 10 13 7 8 15 9 12 5 6 3 0 14',
'11 8 12 7 1 14 2 13 6 15 0 9 10 4 5 3'
SM.6='12 1 10 15 9 2 6 8 0 13 3 4 14 7 5 11',
'10 15 4 2 7 12 9 5 6 1 13 14 0 11 3 8',
' 9 14 15 5 2 8 12 3 7 0 4 10 1 13 11 6',
' 4 3 2 12 9 5 15 10 11 14 1 7 6 0 8 13'
SM.7=' 4 11 2 14 15 0 8 13 3 12 9 7 5 10 6 1',
'13 0 11 7 4 9 1 10 14 3 5 12 2 15 8 6',
' 1 4 11 13 12 3 7 14 10 15 6 8 0 5 9 2',
' 6 11 13 8 1 4 10 7 9 5 0 15 14 2 3 12'
SM.8='13 2 8 4 6 15 11 1 10 9 3 14 5 0 12 7',
' 1 15 13 8 10 3 7 4 12 5 6 11 0 14 9 2',
' 7 11 4 1 9 12 14 2 0 6 10 13 15 3 5 8',
' 2 1 14 7 4 10 8 13 15 12 9 0 3 5 6 11'
Do i=1 To 8
Do r=0 To 3
Do c=0 To 15
Parse Var sm.i s.i.r.c sm.i
End
End
End
ipa='40 8 48 16 56 24 64 32',
'39 7 47 15 55 23 63 31', '38 6 46 14 54 22 62 30', '37 5 45 13 53 21 61 29', '36 4 44 12 52 20 60 28', '35 3 43 11 51 19 59 27', '34 2 42 10 50 18 58 26', '33 1 41 9 49 17 57 25'
tr_ipa= Do i=1 To words(ipa)
tr_ipa=tr_ipa||substr(o,word(ipa,i),1) End
Return
shift: Procedure
Parse Arg in,s out=substr(in,s+1)left(in,s) Return out
E: Procedure Parse Arg s esel='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'
r= Do i=1 To words(esel)
r=r||substr(s,word(esel,i),1) End
Return r
xor: Procedure Parse Arg u,v r= Do i=1 To length(u)
cc=substr(u,i,1)substr(v,i,1) r=r||(pos(cc,'01 10')>0) End
Return r
s: Procedure Expose s.
Parse Arg i,b Parse Var b r1 +1 c +4 r2 r=r1||r2 rb=num(r) cb=num(c) result=s.i.rb.cb Return num2bits(result)
num: Procedure
Parse Arg s res=0 Do i=1 To length(s) Parse Var s c +1 s res=2*res+c End Return res
num2bits: Procedure
Parse Arg n nx=d2x(n) r= Do i=1 To 4 dig=n//2 r=dig||r n=n%2 End Return r
debug: /* Say arg(1) */ Return</lang>
- Output:
mx=8787878787878787 kx=0e329232ea6d0d73 cx=0000000000000000
Symsyn
<lang Symsyn> pc1 : 56
: 48 : 40 : 32 : 24 : 16 : 8 : 0 : 57 : 49 : 41 : 33 : 25 : 17 : 9 : 1 : 58 : 50 : 42 : 34 : 26 : 18 : 10 : 2 : 59 : 51 : 43 : 35 : 62 : 54 : 46 : 38 : 30 : 22 : 14 : 6 : 61 : 53 : 45 : 37 : 29 : 21 : 13 : 5 : 60 : 52 : 44 : 36 : 28 : 20 : 12 : 4 : 27 : 19 : 11 : 3
Pc2 : 13
: 16 : 10 : 23 : 0 : 4 : 2 : 27 : 14 : 5 : 20 : 9 : 22 : 18 : 11 : 3 : 25 : 7 : 15 : 6 : 26 : 19 : 12 : 1 : 40 : 51 : 30 : 36 : 46 : 54 : 29 : 39 : 50 : 44 : 32 : 47 : 43 : 48 : 38 : 55 : 33 : 52 : 45 : 41 : 49 : 35 : 28 : 31
P : 15
: 6 : 19 : 20 : 28 : 11 : 27 : 16 : 0 : 14 : 22 : 25 : 4 : 17 : 30 : 9 : 1 : 7 : 23 : 13 : 31 : 26 : 2 : 8 : 18 : 12 : 29 : 5 : 21 : 10 : 3 : 24
Ebit : 31
: 0 : 1 : 2 : 3 : 4 : 3 : 4 : 5 : 6 : 7 : 8 : 7 : 8 : 9 : 10 : 11 : 12 : 11 : 12 : 13 : 14 : 15 : 16 : 15 : 16 : 17 : 18 : 19 : 20 : 19 : 20 : 21 : 22 : 23 : 24 : 23 : 24 : 25 : 26 : 27 : 28 : 27 : 28 : 29 : 30 : 31 : 0
DesIP : 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 : 56 : 48 : 40 : 32 : 24 : 16 : 8 : 0 : 58 : 50 : 42 : 34 : 26 : 18 : 10 : 2 : 60 : 52 : 44 : 36 : 28 : 20 : 12 : 4 : 62 : 54 : 46 : 38 : 30 : 22 : 14 : 6
DesIPIV : 39
: 7 : 47 : 15 : 55 : 23 : 63 : 31 : 38 : 6 : 46 : 14 : 54 : 22 : 62 : 30 : 37 : 5 : 45 : 13 : 53 : 21 : 61 : 29 : 36 : 4 : 44 : 12 : 52 : 20 : 60 : 28 : 35 : 3 : 43 : 11 : 51 : 19 : 59 : 27 : 34 : 2 : 42 : 10 : 50 : 18 : 58 : 26 : 33 : 1 : 41 : 9 : 49 : 17 : 57 : 25 : 32 : 0 : 40 : 8 : 48 : 16 : 56 : 24
DesS1 : 14
: 0 : 4 : 15 : 13 : 7 : 1 : 4 : 2 : 14 : 15 : 2 : 11 : 13 : 8 : 1 : 3 : 10 : 10 : 6 : 6 : 12 : 12 : 11 : 5 : 9 : 9 : 5 : 0 : 3 : 7 : 8 : 4 : 15 : 1 : 12 : 14 : 8 : 8 : 2 : 13 : 4 : 6 : 9 : 2 : 1 : 11 : 7 : 15 : 5 : 12 : 11 : 9 : 3 : 7 : 14 : 3 : 10 : 10 : 0 : 5 : 6 : 0 : 13
S2 : 15
: 3 : 1 : 13 : 8 : 4 : 14 : 7 : 6 : 15 : 11 : 2 : 3 : 8 : 4 : 14 : 9 : 12 : 7 : 0 : 2 : 1 : 13 : 10 : 12 : 6 : 0 : 9 : 5 : 11 : 10 : 5 : 0 : 13 : 14 : 8 : 7 : 10 : 11 : 1 : 10 : 3 : 4 : 15 : 13 : 4 : 1 : 2 : 5 : 11 : 8 : 6 : 12 : 7 : 6 : 12 : 9 : 0 : 3 : 5 : 2 : 14 : 15 : 9
S3 : 10
: 13 : 0 : 7 : 9 : 0 : 14 : 9 : 6 : 3 : 3 : 4 : 15 : 6 : 5 : 10 : 1 : 2 : 13 : 8 : 12 : 5 : 7 : 14 : 11 : 12 : 4 : 11 : 2 : 15 : 8 : 1 : 13 : 1 : 6 : 10 : 4 : 13 : 9 : 0 : 8 : 6 : 15 : 9 : 3 : 8 : 0 : 7 : 11 : 4 : 1 : 15 : 2 : 14 : 12 : 3 : 5 : 11 : 10 : 5 : 14 : 2 : 7 : 12
S4 : 7
: 13 : 13 : 8 : 14 : 11 : 3 : 5 : 0 : 6 : 6 : 15 : 9 : 0 : 10 : 3 : 1 : 4 : 2 : 7 : 8 : 2 : 5 : 12 : 11 : 1 : 12 : 10 : 4 : 14 : 15 : 9 : 10 : 3 : 6 : 15 : 9 : 0 : 0 : 6 : 12 : 10 : 11 : 1 : 7 : 13 : 13 : 8 : 15 : 9 : 1 : 4 : 3 : 5 : 14 : 11 : 5 : 12 : 2 : 7 : 8 : 2 : 4 : 14
S5 : 2
: 14 : 12 : 11 : 4 : 2 : 1 : 12 : 7 : 4 : 10 : 7 : 11 : 13 : 6 : 1 : 8 : 5 : 5 : 0 : 3 : 15 : 15 : 10 : 13 : 3 : 0 : 9 : 14 : 8 : 9 : 6 : 4 : 11 : 2 : 8 : 1 : 12 : 11 : 7 : 10 : 1 : 13 : 14 : 7 : 2 : 8 : 13 : 15 : 6 : 9 : 15 : 12 : 0 : 5 : 9 : 6 : 10 : 3 : 4 : 0 : 5 : 14 : 3
S6 : 12
: 10 : 1 : 15 : 10 : 4 : 15 : 2 : 9 : 7 : 2 : 12 : 6 : 9 : 8 : 5 : 0 : 6 : 13 : 1 : 3 : 13 : 4 : 14 : 14 : 0 : 7 : 11 : 5 : 3 : 11 : 8 : 9 : 4 : 14 : 3 : 15 : 2 : 5 : 12 : 2 : 9 : 8 : 5 : 12 : 15 : 3 : 10 : 7 : 11 : 0 : 14 : 4 : 1 : 10 : 7 : 1 : 6 : 13 : 0 : 11 : 8 : 6 : 13
S7 : 4
: 13 : 11 : 0 : 2 : 11 : 14 : 7 : 15 : 4 : 0 : 9 : 8 : 1 : 13 : 10 : 3 : 14 : 12 : 3 : 9 : 5 : 7 : 12 : 5 : 2 : 10 : 15 : 6 : 8 : 1 : 6 : 1 : 6 : 4 : 11 : 11 : 13 : 13 : 8 : 12 : 1 : 3 : 4 : 7 : 10 : 14 : 7 : 10 : 9 : 15 : 5 : 6 : 0 : 8 : 15 : 0 : 14 : 5 : 2 : 9 : 3 : 2 : 12
S8 : 13
: 1 : 2 : 15 : 8 : 13 : 4 : 8 : 6 : 10 : 15 : 3 : 11 : 7 : 1 : 4 : 10 : 12 : 9 : 5 : 3 : 6 : 14 : 11 : 5 : 0 : 0 : 14 : 12 : 9 : 7 : 2 : 7 : 2 : 11 : 1 : 4 : 14 : 1 : 7 : 9 : 4 : 12 : 10 : 14 : 8 : 2 : 13 : 0 : 15 : 6 : 12 : 10 : 9 : 13 : 0 : 15 : 3 : 3 : 5 : 5 : 6 : 8 : 11
DesShifts : 1
: 1 : 2 : 2 : 2 : 2 : 2 : 2 : 1 : 2 : 2 : 2 : 2 : 2 : 2 : 1
DesHex : 0
: 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 1 : 0 : 0 : 1 : 0 : 0 : 0 : 1 : 1 : 0 : 1 : 0 : 0 : 0 : 1 : 0 : 1 : 0 : 1 : 1 : 0 : 0 : 1 : 1 : 1 : 1 : 0 : 0 : 0 : 1 : 0 : 0 : 1 : 1 : 0 : 1 : 0 : 1 : 0 : 1 : 1 : 1 : 1 : 0 : 0 : 1 : 1 : 0 : 1 : 1 : 1 : 1 : 0 : 1 : 1 : 1 : 1
DesC : 28 0 DesD : 28 0 DesL : 32 0 DesR : 32 0 DesL1 : 32 0 DesR1 : 32 0 DesEK : 48 0 DesK : 768 0 DesWds : 64 0
DesI : 0 DesJ : 0 DesJJ : 0xf000 DesIter : 0 DesSNum : 0 OldDesKeyW : -1 DesKeyW : 0 DesDataW : 0 DesKey = DesKeyW DesData = DesDataW K : 0 Kc = K
kprime : x'0e329232ea6d0d73'
dprime : x'8787878787878787'
| Program Starts Here
kprime deskey | Load encryption key dprime desdata | Load data to be encrypted call dodeskey | Perform key setup call encryptdes | Encrypt data desdata $s | Move encrypted data to string unpackhex $s | Unpack to display $s [] | Display stop
| End of Program
Data2Wds
63 DesJJ
7 DesI
if DesI GE 0
DesData.DesI D
DesJ
if DesJ LE 7
and 1 D D1
D1 DesWds.DesJJ
shr D 1
- DesJJ
+ DesJ
goif
endif
- DesI
goif
endif
return
Wds2Data
DesJJ
DesI
if DesI LE 7
DesJ
if DesJ LE 7
shl D 1
if DesWds.DesJJ NE 0
+ D
endif
+ DesJJ
+ DesJ
goif
endif
D DesData.DesI
+ DesI
goif
endif
return
Key2Wds
63 DesJJ
7 DesI
if DesI GE 0
DesKey.DesI K
DesJ
if DesJ LE 7
and K 1 K1
K1 DesWds.DesJJ
shr K 1
- DesJJ
+ DesJ
goif
endif
- DesI
goif
endif
return
func
DesI
if DesI LE 47
Ebit.DesI rx
DesR.rx DesEK.DesI
+ DesI
goif
endif
* 48 DesIter DesJ
DesI
if DesI LE 47
+ DesI DesJ IJ
xor DesEK.DesI DesK.IJ DesEK.DesI
+ DesI
goif
endif
DesI
DesSNum
if DesSNum LE 7
DesEK.DesI ss
shl ss 1
+ DesI
+ DesEK.DesI ss
shl ss 1
+ DesI
+ DesEK.DesI ss
shl ss 1
+ DesI
+ DesEK.DesI ss
shl ss 1
+ DesI
+ DesEK.DesI ss
shl ss 1
+ DesI
+ DesEK.DesI ss
+ DesI
DesSNum DesS1x
Shl DesS1x 6
+ ss DesS1x
DesS1.DesS1x DesHexx
shl DesHexx 2
DesSNum DesWdsx
shl DesWdsx 2
DesHex.DesHexx DesWds.DesWdsx 4
+ DesSNum
goif
endif
DesI
if DesI LE 31
P.DesI DesJ
DesWds.DesJ DesR.DesI
+ DesI
goif
endif
return
DoDesKey
if DesKeyW EQ OldDesKeyW
if DesJJ NE 0xf000
return
endif
endif
DesKeyW OldDesKeyW
call Key2Wds
DesI
if DesI LE 55
Pc1.DesI Pcx
DesWds.Pcx DesC.DesI
+ DesI
goif
endif
DesJJ
DesI
if DesI LE 15
DesC.0 DesWd
DesC.1 DesC 27
DesWd DesC.27
DesD.0 DesWd
DesD.1 DesD 27
DesWd DesD.27
if DesShifts.DesI EQ 2
DesC.0 DesWd
DesC.1 DesC 27
DesWd DesC.27
DesD.0 DesWd
DesD.1 DesD 27
DesWd DesD.27
endif
DesJ
if DesJ LE 47
Pc2.DesJ DesCx
DesC.DesCx DesK.DesJJ
+ DesJJ
+ DesJ
goif
endif
+ DesI
goif
endif
return
EncryptDes
Call Data2Wds
DesI
if DesI LE 63
DesIP.DesI DesWdsx
DesWds.DesWdsx DesL.DesI
+ DesI
goif
endif
DesIter
if DesIter LE 15
DesR DesL1 32
call func
DesJ
if DesJ LE 31
xor DesL.DesJ DesR.DesJ
+ DesJ
goif
endif
DesL1 DesL 32
+ DesIter
goif
endif
DesL DesR1 32
DesR DesL1 32
DesI
if DesI LE 63
DesIPIV.DesI DesL1x
DesL1.DesL1x DesWds.DesI
+ DesI
goif
endif
call Wds2Data
return
DecryptDes
Call Data2Wds
DesI
if DesI LE 63
DesIP.DesI DesWdsx
DesWds.DesWdsx DesL.DesI
+ DesI
goif
endif
15 DesIter
if DesIter GE 0
DesR DesL1 32
call func
DesJ
if DesJ LE 31
xor DesL.DesJ DesR.DesJ
+ DesJ
goif
endif
DesL1 DesL 32
- DesIter
goif
endif
DesL DesR1 32
DesR DesL1 32
DesI
if DesI LE 63
DesIPIV.DesI DesL1x
DesL1.DesL1x DesWds.DesI
+ DesI
goif
endif
call Wds2Data
return
</lang>
- Output:
0000000000000000