实用指南：c++ openssl 使用 DES（数据加密标准）进行加密和解密的基本操作

使用 DES（数据加密标准）进行加密和解密的基本操作，重点展示了 ECB 和 CBC 模式，并且通过篡改密文的方式来进行攻击。下面是对每个部分的详细解析。

1. 结构体 Slip

struct Slip
{
char from[16] = {
0
}
;
// 交易的发起者（例如 A => B）
char to[16] = {
0
}
;
// 交易的接收者（例如 B => A）
long
long amount = 0
;
// 交易金额
}
;

Slip 结构体存储了三部分数据：发起者 (from)、接收者 (to) 和交易金额 (amount)。
这段数据需要加密并在后续的操作中进行篡改。

2. 全局变量：DES 密钥和密钥调度

static const_DES_cblock key = "1234567"
;
static DES_key_schedule key_sch;

key 是一个 8 字节的 DES 密钥，硬编码为 “1234567”。
key_sch 是 DES 密钥调度，它将密钥转换为 DES 算法可用的形式。

3. 加密函数 EnSlip

void EnSlip(
const Slip& s,
unsigned
char* out,
int &out_size)
{
int size =
sizeof(s)
;
auto p = (
const
unsigned
char*
)&s;
auto o = out;
DES_set_key(&key, &key_sch)
;
for (
int i = 0
; i < size; i += 8
)
{
DES_ecb_encrypt((const_DES_cblock*
)p, (DES_cblock*
)o, &key_sch, DES_ENCRYPT)
;
p += 8
;
o += 8
;
out_size += 8
;
}
}

EnSlip 负责对 Slip 数据进行加密。
以 8 字节为单位处理 Slip 结构体的数据（DES 是块加密算法，每次处理 8 字节）。
DES_ecb_encrypt 用于在 ECB 模式下加密数据。
每次加密后，将输入数据指针 p 和输出数据指针 o 移动 8 字节。

4. 解密函数 DeSlip

void DeSlip(
const
unsigned
char* in,
int size, Slip& s)
{
auto p = (
const
unsigned
char*
)in;
auto o = (
unsigned
char*
)&s;
DES_set_key(&key, &key_sch)
;
for (
int i = 0
; i < size; i += 8
)
{
DES_ecb_encrypt((const_DES_cblock*
)p, (DES_cblock*
)o, &key_sch, DES_DECRYPT)
;
p += 8
;
o += 8
;
}
}

DeSlip 用于解密加密后的 Slip 数据。
它与 EnSlip 类似，不过使用了 DES_DECRYPT 进行解密。

5. 篡改密文函数 AttackSlip

void AttackSlip(
unsigned
char* out)
{
// 修改密文：交换 from 和 to
unsigned
char tmp[1024] = {
0
}
;
memcpy(tmp, out, 16
)
;
// 复制 from 部分
memcpy(out, out + 16
, 16
)
;
// 将 to 部分放到 from 的位置
memcpy(out + 16
, tmp, 16
)
;
// 将原来的 from 部分放到 to 的位置
}

AttackSlip 是一个简单的篡改密文的攻击方法，它交换了加密后的 from 和 to 字段。
这种攻击显示了 ECB 模式的弱点，因为 ECB 模式在加密相同的数据块时会生成相同的密文，攻击者可以直接修改密文。

6. CBC 模式的加密函数 EnSlipCBC

void EnSlipCBC(
const Slip& s,
unsigned
char* out,
int& out_size)
{
int size =
sizeof(s)
;
auto p = (
const
unsigned
char*
)&s;
auto o = out;
DES_set_key(&key, &key_sch)
;
DES_cblock iv = {
0
}
;
// 初始化向量，设置为全零
out_size = size;
if (size % 8 != 0
)
{
// 补充0到 8 的倍数
out_size = size + (8 - size % 8
)
;
}
DES_cbc_encrypt(p, o,
sizeof(s)
, &key_sch, &iv, DES_ENCRYPT)
;
}

EnSlipCBC 使用 CBC 模式对 Slip 数据进行加密。
如果数据长度不是 8 的倍数，则会填充零（补充到 8 字节的倍数）。
使用 DES_cbc_encrypt 进行加密，其中需要提供初始化向量（IV）。在此处，IV 被初始化为全零。

7. CBC 模式的解密函数 DeSlipCBC

void DeSlipCBC(
const
unsigned
char* in,
int size, Slip& s)
{
DES_cblock iv = {
0
}
;
// 初始化向量
DES_set_key(&key, &key_sch)
;
DES_cbc_encrypt(in, (
unsigned
char*
)&s, size, &key_sch, &iv, DES_DECRYPT)
;
}

DeSlipCBC 用于解密 CBC 模式加密的数据。
它使用与加密相同的 IV（此处为全零），并使用 DES_cbc_encrypt 解密数据。

8. 主函数 main

int main(
int argc,
char* argv[]
)
{
unsigned
char out[1024] = {
0
}
;
int out_size = 0
;
Slip s1 = {
"USER_A"
, "USER_B"
, 10000
}
;
cout <<
"s1 from:" << s1.from << endl;
cout <<
"s1 to:" << s1.to << endl;
cout <<
"s1 amount:" << s1.amount << endl;
EnSlip(s1, out, out_size)
;
cout <<
"En: " << out_size <<
" | " << out << endl;
// 攻击密文
AttackSlip(out)
;
Slip s2;
DeSlip(out, out_size, s2)
;
cout <<
"s2 from:" << s2.from << endl;
cout <<
"s2 to:" << s2.to << endl;
cout <<
"s2 amount:" << s2.amount << endl;
Slip s3;
EnSlipCBC(s1, out, out_size)
;
// 攻击密文
AttackSlip(out)
;
DeSlipCBC(out, out_size, s3)
;
cout <<
"s3 from:" << s3.from << endl;
cout <<
"s3 to:" << s3.to << endl;
cout <<
"s3 amount:" << s3.amount << endl;
getchar(
)
;
return 0
;
}

在主函数中，首先创建了一个交易数据 s1（发起者 “USER_A”、接收者 “USER_B”、金额 10000）。
对 s1 使用 ECB 模式进行加密，并输出加密后的密文。
然后，调用 AttackSlip 攻击密文，交换 from 和 to 字段，并解密密文。
同样，对 s1 使用 CBC 模式进行加密，攻击密文后，再使用 CBC 解密。

9. 攻击分析

ECB 模式的漏洞： 因为 ECB 模式对每个数据块独立加密，导致相同的数据块加密后密文相同，攻击者可以直接修改密文（例如交换 from 和 to 字段），从而篡改交易数据。
CBC 模式的优势： 虽然 CBC 模式对每个数据块进行依赖加密，增强了安全性，但在此代码中并没有使用认证机制，攻击者仍然可以通过篡改密文的一部分（如改变密文中的块顺序）影响解密结果。

完整代码

#
include <iostream>
  #
  include <openssl/des.h>
    #
    include <cstring>
      using
      namespace std;
      // 交易数据
      struct Slip
      {
      char from[16] = {
      0
      }
      ;
      // A=>B 10000
      char to[16] = {
      0
      }
      ;
      // 篡改为 B=>A 10000
      long
      long amount = 0
      ;
      }
      ;
      static const_DES_cblock key = "1234567"
      ;
      static DES_key_schedule key_sch;
      void EnSlip(
      const Slip &s,
      unsigned
      char *out,
      int &out_size)
      {
      int size =
      sizeof(s)
      ;
      auto p = (
      const
      unsigned
      char *
      )&s;
      auto o = out;
      DES_set_key(&key, &key_sch)
      ;
      for (
      int i = 0
      ; i < size; i += 8
      )
      {
      DES_ecb_encrypt((const_DES_cblock *
      )p, // 输入数据
      (DES_cblock *
      )o, // 输出数据
      &key_sch, // 秘钥
      DES_ENCRYPT // 1 加密
      )
      ;
      p += 8
      ;
      o += 8
      ;
      out_size += 8
      ;
      }
      // 补充数据。。。
      }
      void DeSlip(
      const
      unsigned
      char *in,
      int size, Slip &s)
      {
      auto p = (
      const
      unsigned
      char *
      )in;
      auto o = (
      unsigned
      char *
      )&s;
      DES_set_key(&key, &key_sch)
      ;
      for (
      int i = 0
      ; i < size; i += 8
      )
      {
      DES_ecb_encrypt((const_DES_cblock *
      )p, (DES_cblock *
      )o, &key_sch, DES_DECRYPT)
      ;
      p += 8
      ;
      o += 8
      ;
      }
      }
      void AttackSlip(
      unsigned
      char *out)
      {
      // 修改密文 from 和to 对调
      unsigned
      char tmp[1024] = {
      0
      }
      ;
      // from
      memcpy(tmp, out, 16
      )
      ;
      // to copy from
      memcpy(out, out + 16
      , 16
      )
      ;
      memcpy(out + 16
      , tmp, 16
      )
      ;
      }
      void EnSlipCBC(
      const Slip &s,
      unsigned
      char *out,
      int &out_size)
      {
      int size =
      sizeof(s)
      ;
      auto p = (
      const
      unsigned
      char *
      )&s;
      auto o = out;
      DES_set_key(&key, &key_sch)
      ;
      DES_cblock iv = {
      0
      }
      ;
      // 初始化向量
      out_size = size;
      // 数据如果不是8的倍数，会补0
      if (size % 8 != 0
      )
      {
      // 补充0
      out_size = size + (8 - size * 8
      )
      ;
      }
      DES_cbc_encrypt(
      p, // 输入
      o, // 输出
      sizeof(s)
      , // 输入数据的大小
      &key_sch, // 秘钥
      &iv, // 初始化向量 DES_cbc_encrypt 调用后值不变
      // DES_ncbc_encrypt 保存上次的值
      DES_ENCRYPT // 加密
      )
      ;
      }
      void DeSlipCBC(
      const
      unsigned
      char *in,
      int size, Slip &s)
      {
      DES_cblock iv = {
      0
      }
      ;
      // 初始化向量
      DES_set_key(&key, &key_sch)
      ;
      // 如果补0了 解密后无法知道实际大小，需要用户存储原数据大小
      DES_cbc_encrypt(in, (
      unsigned
      char *
      )&s, size, &key_sch, &iv, DES_DECRYPT)
      ;
      }
      int main(
      int argc,
      char *argv[]
      )
      {
      unsigned
      char out[1024] = {
      0
      }
      ;
      int out_size = 0
      ;
      Slip s1 = {
      "USER_A"
      , "USER_B"
      , 10000
      }
      ;
      cout <<
      "s1 from:" << s1.from << endl;
      cout <<
      "s1 to:" << s1.to << endl;
      cout <<
      "s1 amount:" << s1.amount << endl;
      EnSlip(s1, out, out_size)
      ;
      cout <<
      "En:" << out_size <<
      "|" << out << endl;
      // 攻击密文
      AttackSlip(out)
      ;
      Slip s2;
      DeSlip(out, out_size, s2)
      ;
      cout <<
      "s2 from:" << s2.from << endl;
      cout <<
      "s2 to:" << s2.to << endl;
      cout <<
      "s2 amount:" << s2.amount << endl;
      Slip s3;
      EnSlipCBC(s1, out, out_size)
      ;
      // 攻击密文
      AttackSlip(out)
      ;
      DeSlipCBC(out, out_size, s3)
      ;
      cout <<
      "s3 from:" << s3.from << endl;
      cout <<
      "s3 to:" << s3.to << endl;
      cout <<
      "s3 amount:" << s3.amount << endl;
      getchar(
      )
      ;
      return 0
      ;
      }

posted @ 2025-07-19 09:22 yjbjingcha 阅读(65) 评论(0) 收藏举报

刷新页面返回顶部

实用指南：c++ openssl 使用 DES（数据加密标准）进行加密和解密的基本操作

1. 结构体 Slip

2. 全局变量：DES 密钥和密钥调度

3. 加密函数 EnSlip

4. 解密函数 DeSlip

5. 篡改密文函数 AttackSlip

6. CBC 模式的加密函数 EnSlipCBC

7. CBC 模式的解密函数 DeSlipCBC

8. 主函数 main

9. 攻击分析

完整代码

公告