英创信息技术常用加密方法及代码介绍

英创信息技术 2020-02-04 1208

描述

英创ARM系列工控主板都配有唯一指定MAC，客户使用过程中可以根据MAC地址生产加密字符串，存入KEY文件或是注册表内。然后在程序启动部分添加验证代码，验证这个字符串，从而达到防拷贝的目的。具体方法请参阅：《针对MAC地址的应用程序加密方法》。下文介绍一些常用的加密方法和实现代码。

简单加密算法

这些加密原理非常简单，并且可以由开发人员自由设计加密参数及复杂程度。通过重复多次，或是多种加密方式结合使用，可以达到非常不错的加密效果，完全能够满足一般需求。

1、码表替换

将需加密的每个字符或数字替换成另一个，设计这样一个替换规则表来。

如：

a->c

b->z

…

简单代码如下，可以自定义替换规则表

VOIDTest1(BYTE* buf,intlen, BYTE* key)

{

inti,j;

chartableA[10]={'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', '0', '1', '2', '3'};

chartableB[10]={'0', '1', '2', '3', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'};

inttablelen = 10;

memcpy(key, buf, len);

for(i=0; i

{

for(j=0; j

{

if(buf[i] == tableA[j])

{

key[i] = tableB[j];

break;

}

调用方法：

传入需要加密的字符串codestr，及加密字符串长度，及生成KEY的BUFFER指针，加密函数执行完毕后将KEY存入该BUFFER中。

Test1((BYTE*)codestr, strlen(codestr), key); //将codestr转成key，长度不变

2、取补码

对需加密的每个字节与自定的值取补，生产新的数据。

简单代码

VOIDTest2(BYTE* buf,intlen, BYTE* key) //取补码

{

inti;

chartable[10]={"emtronix"};

inttablelen = 8;

for(i=0; i

{

key[i] = buf[i]^table[i%8];

}

调用方法：

传入需要加密的字符串codestr，及加密字符串长度，及生成KEY的BUFFER指针，加密函数执行完毕后将KEY存入该BUFFER中。

Test2((BYTE*)codestr, strlen(codestr), key); //将codestr转成key，长度不变

3、移位处理

对需加密的每个字节交换高低位，或是整体左移或是右移自定义的位数。

简单代码，交换高低位

VOIDTest3(BYTE* buf,intlen, BYTE* key) //交换高低位

{

inti;

for(i=0; i

{

key[i] = ((buf[i]&0xf0)>>4)|((buf[i]&0x0f)<<4);

}

调用方法：

传入需要加密的字符串codestr，及加密字符串长度，及生成KEY的BUFFER指针，加密函数执行完毕后将KEY存入该BUFFER中。

Test3((BYTE*)codestr, strlen(codestr), key); //将codestr转成key，长度不变

4、插入随机无效数据

通过大量原数据及加密后数据的观察，通过计算机暴力计算，也许有破解加密规则的可能性。那么在指定位置加入随机的无效的数据，再进行加密，可以大大增加破解的难度。

简单代码

VOIDTest4(BYTE* buf,intlen, BYTE* key) //增加无效数据

{

inti;

for(i=0; i

{

key[i*2] = buf[i];

key[i*2+1] =rand()&0xff;

}

调用方法：

传入需要加密的字符串codestr，及加密字符串长度，及生成KEY的BUFFER指针，加密函数执行完毕后将KEY存入该BUFFER中。

Test4 ((BYTE*)codestr, strlen(codestr), key); //将codestr转成key，长度增加一倍

5、TEA加密

TEA(Tiny Encryption Algorithm)是一种极为简单的对称加密算法，运用比较普遍，它不是通过算法的复杂性来保证的，而是依赖加密的轮数来保证。这种算法采用一个128位的密钥来加密64位的数据明文，能产生一个64位的密文。具有较好的抗差分性能。

代码如下：

/**********************************************************

Input values: k[4] 128位密钥

v[2] 加密时位明文，解密时位密文

Output values: v[2] 加密时位密文，解密时位明文

**********************************************************/

voidtea(DWORD *k, DWORD *v,longN ) //如果N为负值就是解密过程，相应的v就为密文，密钥k一共就有k[0]、k[1]、k[2]、k[3]四个元素

{

DWORD DELTA = 0x9e3779b9; /* sqr(5)-1 * 2^31 */

DWORD y=v[0], z=v[1]; //y为明文或密文高位，z为明文或密文低位

DWORD limit,sum=0; //sum为部分和

if(N>0) { /* 加密过程*/

limit=DELTA*N;

while(sum!=limit) { //注意：高位和地位交叉运算，利用sum操作的低两位进行密钥的部分选择

y+=((z<<4)^(z>>5)) + (z^sum) + k[sum&3];

sum+=DELTA;

z+=((y<<4)^(y>>5)) + (y^sum) + k[(sum>>11)&3];

}

}else{ /* 解密过程，就是加密算法简单的反向运算*/

sum=DELTA*(-N);

while(sum) {

z-=((y<<4)^(y>>5)) + (y^sum) + k[(sum>>11)&3];

sum-=DELTA;

y-=((z<<4)^(z>>5)) + (z^sum) + k[sum&3];

}

v[0]=y; v[1]=z;

}

加密示例

DWORD k[4] = {5, 7, 100, 200}; //加密用的密钥，位，自由设定

DWORD v[2] = {45, 77}; //待加密的数据，位

tea(k, v, 32); //加密32轮，操作后v数组已经变化

tea(k, v, -32); //解密32轮(负数表示解密)，解密后v变回原来的{45, 77}

常见加密算法

有一些公开的，著名的加密算法，在很多地方都有应用。比如MD5、哈希加密、RSA及DES加密。这里简单介绍下MD5的加密方法。

MD5加密

MD5被广泛应用在认证应用中，它的好处在于对任何一段数据都能加密成一段唯一对应的KEY。并且即使公布算法，在得知KEY的情况下也无法逆推出原数据。

MD5加密算法可以参考网上资料http://baike.baidu.com/view/7636.htm，生成32位MD5的代码如下。

#include"StdAfx.h"

typedefstruct{

unsignedintstate[4];

unsignedintcount[2];

unsignedcharbuffer[64];

} MD5Context;

voidMD5_Init(MD5Context * context);

voidMD5_Update(MD5Context * context,unsignedchar* buf,intlen);

voidMD5_Final(MD5Context * context,unsignedchardigest[16]);

#defineS11 7

#defineS12 12

#defineS13 17

#defineS14 22

#defineS21 5

#defineS22 9

#defineS23 14

#defineS24 20

#defineS31 4

#defineS32 11

#defineS33 16

#defineS34 23

#defineS41 6

#defineS42 10

#defineS43 15

#defineS44 21

staticunsignedcharPADDING[64] =

{

0x80, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,

0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,

0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0

};

#defineF(x, y, z) (((x) & (y)) | ((~x) & (z)))

#defineG(x, y, z) (((x) & (z)) | ((y) & (~z)))

#defineH(x, y, z) ((x) ^ (y) ^ (z))

#defineI(x, y, z) ((y) ^ ((x) | (~z)))

#defineROTATE_LEFT(x, n) (((x) << (n)) | ((x) >> (32-(n))))

#defineFF(a, b, c, d, x, s, ac) \

{ \

(a) += F((b), (c), (d)) + (x) + (unsignedint)(ac); \

(a) = ROTATE_LEFT((a), (s)); \

(a) += (b); \

}

#defineGG(a, b, c, d, x, s, ac) \

{ \

(a) += G((b), (c), (d)) + (x) + (unsignedint)(ac); \

(a) = ROTATE_LEFT((a), (s)); \

(a) += (b); \

}

#defineHH(a, b, c, d, x, s, ac) \

{ \

(a) += H((b), (c), (d)) + (x) + (unsignedint)(ac); \

(a) = ROTATE_LEFT((a), (s)); \

(a) += (b); \

}

#defineII(a, b, c, d, x, s, ac) \

{ \

(a) += I((b), (c), (d)) + (x) + (unsignedint)(ac); \

(a) = ROTATE_LEFT((a), (s)); \

(a) += (b); \

}

staticvoidMD5_Encode(unsignedchar* output,unsignedint* input,intlen)

{

unsignedinti, j;

for(i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4)

{

output[j] = (unsignedchar) (input[i] & 0xff);

output[j + 1] = (unsignedchar) ((input[i] >> 8) & 0xff);

output[j + 2] = (unsignedchar) ((input[i] >> 16) & 0xff);

output[j + 3] = (unsignedchar) ((input[i] >> 24) & 0xff);

}

staticvoidMD5_Decode(unsignedint* output,unsignedchar* input,intlen)

{

unsignedinti, j;

for(i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4)

{

output[i] = ((unsignedint) input[j]) |

(((unsignedint) input[j + 1]) << 8) |

(((unsignedint) input[j + 2]) << 16) |

(((unsignedint) input[j + 3]) << 24);

}

staticvoidMD5_Transform(unsignedintstate[4],unsignedcharblock[64])

{

unsignedinta = state[0], b = state[1], c = state[2], d = state[3], x[16];

MD5_Decode(x, block, 64);

/* Round 1 */

FF(a, b, c, d, x[0], S11, 0xd76aa478); /* 1 */

FF(d, a, b, c, x[1], S12, 0xe8c7b756); /* 2 */

FF(c, d, a, b, x[2], S13, 0x242070db); /* 3 */

FF(b, c, d, a, x[3], S14, 0xc1bdceee); /* 4 */

FF(a, b, c, d, x[4], S11, 0xf57c0faf); /* 5 */

FF(d, a, b, c, x[5], S12, 0x4787c62a); /* 6 */

FF(c, d, a, b, x[6], S13, 0xa8304613); /* 7 */

FF(b, c, d, a, x[7], S14, 0xfd469501); /* 8 */

FF(a, b, c, d, x[8], S11, 0x698098d8); /* 9 */

FF(d, a, b, c, x[9], S12, 0x8b44f7af); /* 10 */

FF(c, d, a, b, x[10], S13, 0xffff5bb1); /* 11 */

FF(b, c, d, a, x[11], S14, 0x895cd7be); /* 12 */

FF(a, b, c, d, x[12], S11, 0x6b901122); /* 13 */

FF(d, a, b, c, x[13], S12, 0xfd987193); /* 14 */

FF(c, d, a, b, x[14], S13, 0xa679438e); /* 15 */

FF(b, c, d, a, x[15], S14, 0x49b40821); /* 16 */

/* Round 2 */

GG(a, b, c, d, x[1], S21, 0xf61e2562); /* 17 */

GG(d, a, b, c, x[6], S22, 0xc040b340); /* 18 */

GG(c, d, a, b, x[11], S23, 0x265e5a51); /* 19 */

GG(b, c, d, a, x[0], S24, 0xe9b6c7aa); /* 20 */

GG(a, b, c, d, x[5], S21, 0xd62f105d); /* 21 */

GG(d, a, b, c, x[10], S22, 0x2441453); /* 22 */

GG(c, d, a, b, x[15], S23, 0xd8a1e681); /* 23 */

GG(b, c, d, a, x[4], S24, 0xe7d3fbc8); /* 24 */

GG(a, b, c, d, x[9], S21, 0x21e1cde6); /* 25 */

GG(d, a, b, c, x[14], S22, 0xc33707d6); /* 26 */

GG(c, d, a, b, x[3], S23, 0xf4d50d87); /* 27 */

GG(b, c, d, a, x[8], S24, 0x455a14ed); /* 28 */

GG(a, b, c, d, x[13], S21, 0xa9e3e905); /* 29 */

GG(d, a, b, c, x[2], S22, 0xfcefa3f8); /* 30 */

GG(c, d, a, b, x[7], S23, 0x676f02d9); /* 31 */

GG(b, c, d, a, x[12], S24, 0x8d2a4c8a); /* 32 */

/* Round 3 */

HH(a, b, c, d, x[5], S31, 0xfffa3942); /* 33 */

HH(d, a, b, c, x[8], S32, 0x8771f681); /* 34 */

HH(c, d, a, b, x[11], S33, 0x6d9d6122); /* 35 */

HH(b, c, d, a, x[14], S34, 0xfde5380c); /* 36 */

HH(a, b, c, d, x[1], S31, 0xa4beea44); /* 37 */

HH(d, a, b, c, x[4], S32, 0x4bdecfa9); /* 38 */

HH(c, d, a, b, x[7], S33, 0xf6bb4b60); /* 39 */

HH(b, c, d, a, x[10], S34, 0xbebfbc70); /* 40 */

HH(a, b, c, d, x[13], S31, 0x289b7ec6); /* 41 */

HH(d, a, b, c, x[0], S32, 0xeaa127fa); /* 42 */

HH(c, d, a, b, x[3], S33, 0xd4ef3085); /* 43 */

HH(b, c, d, a, x[6], S34, 0x4881d05); /* 44 */

HH(a, b, c, d, x[9], S31, 0xd9d4d039); /* 45 */

HH(d, a, b, c, x[12], S32, 0xe6db99e5); /* 46 */

HH(c, d, a, b, x[15], S33, 0x1fa27cf8); /* 47 */

HH(b, c, d, a, x[2], S34, 0xc4ac5665); /* 48 */

/* Round 4 */

II(a, b, c, d, x[0], S41, 0xf4292244); /* 49 */

II(d, a, b, c, x[7], S42, 0x432aff97); /* 50 */

II(c, d, a, b, x[14], S43, 0xab9423a7); /* 51 */

II(b, c, d, a, x[5], S44, 0xfc93a039); /* 52 */

II(a, b, c, d, x[12], S41, 0x655b59c3); /* 53 */

II(d, a, b, c, x[3], S42, 0x8f0ccc92); /* 54 */

II(c, d, a, b, x[10], S43, 0xffeff47d); /* 55 */

II(b, c, d, a, x[1], S44, 0x85845dd1); /* 56 */

II(a, b, c, d, x[8], S41, 0x6fa87e4f); /* 57 */

II(d, a, b, c, x[15], S42, 0xfe2ce6e0); /* 58 */

II(c, d, a, b, x[6], S43, 0xa3014314); /* 59 */

II(b, c, d, a, x[13], S44, 0x4e0811a1); /* 60 */

II(a, b, c, d, x[4], S41, 0xf7537e82); /* 61 */

II(d, a, b, c, x[11], S42, 0xbd3af235); /* 62 */

II(c, d, a, b, x[2], S43, 0x2ad7d2bb); /* 63 */

II(b, c, d, a, x[9], S44, 0xeb86d391); /* 64 */

state[0] += a;

state[1] += b;

state[2] += c;

state[3] += d;

memset((char*) x, 0,sizeof(x));

}

voidMD5_Init(MD5Context * context)

{

context->count[0] = context->count[1] = 0;

context->state[0] = 0x67452301;

context->state[1] = 0xefcdab89;

context->state[2] = 0x98badcfe;

context->state[3] = 0x10325476;

}

voidMD5_Update(MD5Context * context,unsignedchar* buf,intlen)

{

unsignedinti, index, partLen;

index = (unsignedint) ((context->count[0] >> 3) & 0x3F);

if((context->count[0] += ((unsignedint) len << 3)) < ((unsignedint) len << 3))

context->count[1]++;

context->count[1] += ((unsignedint) len >> 29);

partLen = 64 - index;

if(len >= partLen)

{

memcpy((char*) &context->buffer[index], (char*) buf, partLen);

MD5_Transform(context->state, context->buffer);

for(i = partLen; i + 63 < len; i += 64)

MD5_Transform(context->state, &buf[i]);

index = 0;

}

else

{

i = 0;

}

memcpy((char*) &context->buffer[index], (char*) &buf[i], len - i);

}

voidMD5_Final(MD5Context * context,unsignedchardigest[16])

{

unsignedcharbits[8];

unsignedintindex, padLen;

MD5_Encode(bits, context->count, 8);

index = (unsignedint) ((context->count[0] >> 3) & 0x3f);

padLen = (index < 56) ? (56 - index) : (120 - index);

MD5_Update(context, PADDING, padLen);

MD5_Update(context, bits, 8);

MD5_Encode(digest, context->state, 16);

memset((char*) context, 0,sizeof(*context));

}

voidGetMD5Code(BYTE* pBuf,intnSize,charpCode[34])

{

MD5Context context;

unsignedcharbuff[16];

MD5_Init(&context);

MD5_Update(&context, pBuf, nSize);

MD5_Final(&context, buff);

for(intj = 0;j < 16; j++){

sprintf(pCode + j * 2, "%x", (buff[j] & 0xF0)>>4);

sprintf(pCode + j * 2 + 1, "%x", buff[j] & 0x0F);

}

调用方法：

传入需要加密的字符串codestr，及加密字符串长度，及生成KEY的BUFFER指针，加密函数执行完毕后将KEY存入该BUFFER中。

GetMD5Code(codestr, len, (char*)key);

以字符串"emtronix"为例，加密后key = "17f402d9a6251aff2302c01a035d05f4"，可以利用网上工具验证是正确的。

哈希加密

哈希加密是用安全散列算法对字符串进行的一种加密。哈希加密有很多种，这里简单介绍一种SHA-256加密，它能将任何字符串加密成256bit的密码，即8个32bit的整形来存储，因为1个整形用16进制的字符串来表示需要8字节，即一共64字节。

#include"StdAfx.h"

#defineSHA256_ROTL(a,b) (((a>>(32-b))&(0x7fffffff>>(31-b)))|(a<

#defineSHA256_SR(a,b) ((a>>b)&(0x7fffffff>>(b-1)))

#defineSHA256_Ch(x,y,z) ((x&y)^((~x)&z))

#defineSHA256_Maj(x,y,z) ((x&y)^(x&z)^(y&z))

#defineSHA256_E0(x) (SHA256_ROTL(x,30)^SHA256_ROTL(x,19)^SHA256_ROTL(x,10))

#defineSHA256_E1(x) (SHA256_ROTL(x,26)^SHA256_ROTL(x,21)^SHA256_ROTL(x,7))

#defineSHA256_O0(x) (SHA256_ROTL(x,25)^SHA256_ROTL(x,14)^SHA256_SR(x,3))

#defineSHA256_O1(x) (SHA256_ROTL(x,15)^SHA256_ROTL(x,13)^SHA256_SR(x,10))

voidStrSHA256(constchar* str,longlonglength,char* sha256)

{

char*pp, *ppend;

longl, i, W[64], T1, T2, A, B, C, D, E, F, G, H, H0, H1, H2, H3, H4, H5, H6, H7;

H0 = 0x6a09e667, H1 = 0xbb67ae85, H2 = 0x3c6ef372, H3 = 0xa54ff53a;

H4 = 0x510e527f, H5 = 0x9b05688c, H6 = 0x1f83d9ab, H7 = 0x5be0cd19;

longK[64] = {

0x428a2f98, 0x71374491, 0xb5c0fbcf, 0xe9b5dba5, 0x3956c25b, 0x59f111f1, 0x923f82a4, 0xab1c5ed5,

0xd807aa98, 0x12835b01, 0x243185be, 0x550c7dc3, 0x72be5d74, 0x80deb1fe, 0x9bdc06a7, 0xc19bf174,

0xe49b69c1, 0xefbe4786, 0x0fc19dc6, 0x240ca1cc, 0x2de92c6f, 0x4a7484aa, 0x5cb0a9dc, 0x76f988da,

0x983e5152, 0xa831c66d, 0xb00327c8, 0xbf597fc7, 0xc6e00bf3, 0xd5a79147, 0x06ca6351, 0x14292967,

0x27b70a85, 0x2e1b2138, 0x4d2c6dfc, 0x53380d13, 0x650a7354, 0x766a0abb, 0x81c2c92e, 0x92722c85,

0xa2bfe8a1, 0xa81a664b, 0xc24b8b70, 0xc76c51a3, 0xd192e819, 0xd6990624, 0xf40e3585, 0x106aa070,

0x19a4c116, 0x1e376c08, 0x2748774c, 0x34b0bcb5, 0x391c0cb3, 0x4ed8aa4a, 0x5b9cca4f, 0x682e6ff3,

0x748f82ee, 0x78a5636f, 0x84c87814, 0x8cc70208, 0x90befffa, 0xa4506ceb, 0xbef9a3f7, 0xc67178f2,

};

l = length + ((length % 64 > 56) ? (128 - length % 64) : (64 - length % 64));

if(!(pp = (char*)malloc((unsignedlong)l)))return;

for(i = 0; i < length; pp[i + 3 - 2 * (i % 4)] = str[i], i++);

for(pp[i + 3 - 2 * (i % 4)] = 128, i++; i < l; pp[i + 3 - 2 * (i % 4)] = 0, i++);

*((long*)(pp + l - 4)) = length << 3;

*((long*)(pp + l - 8)) = length >> 29;

for(ppend = pp + l; pp < ppend; pp += 64){

for(i = 0; i < 16; W[i] = ((long*)pp)[i], i++);

for(i = 16; i < 64; W[i] = (SHA256_O1(W[i - 2]) + W[i - 7] + SHA256_O0(W[i - 15]) + W[i - 16]), i++);

A = H0, B = H1, C = H2, D = H3, E = H4, F = H5, G = H6, H = H7;

for(i = 0; i < 64; i++){

T1 = H + SHA256_E1(E) + SHA256_Ch(E, F, G) + K[i] + W[i];

T2 = SHA256_E0(A) + SHA256_Maj(A, B, C);

H = G, G = F, F = E, E = D + T1, D = C, C = B, B = A, A = T1 + T2;

}

H0 += A, H1 += B, H2 += C, H3 += D, H4 += E, H5 += F, H6 += G, H7 += H;

}

free(pp - l);

sprintf(sha256, "%08X%08X%08X%08X%08X%08X%08X%08X", H0, H1, H2, H3, H4, H5, H6, H7);

return;

}

调用方法：

传入需要加密的字符串codestr，及加密字符串长度，及生成KEY的BUFFER指针，加密函数执行完毕后将KEY存入该BUFFER中。

StrSHA256 (codestr, len, (char*)key);

如需要本文相关测试程序，可以联系英创工程师。

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