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POS终端MAC算法-C语言实现

2012-11-14 16:25 106 查看
POS终端MAC算法-C语言实现

本文根据《中国银联直联POS终端规范》的阐述,用C语言编程实现,该算法在实际的商业POS终端中使用。POS终端采用ECB的加密方式,简述如下:

a) 将欲发送给POS中心的消息中,从消息类型(MTI)到63域之间的部分构成MAC

ELEMEMENT BLOCK (MAB)。

b) 对MAB,按每8个字节做异或(不管信息中的字符格式),如果最后不满8个字

节,则添加“0X00”。

示例 :

MAB = M1 M2 M3 M4

其中:

M1 = MS11 MS12 MS13 MS14 MS15 MS16 MS17 MS18

M2 = MS21 MS22 MS23 MS24 MS25 MS26 MS27 MS28

M3 = MS31 MS32 MS33 MS34 MS35 MS36 MS37 MS38

M4 = MS41 MS42 MS43 MS44 MS45 MS46 MS47 MS48

按如下规则进行异或运算:

MS11 MS12 MS13 MS14 MS15 MS16 MS17 MS18

XOR) MS21 MS22 MS23 MS24 MS25 MS26 MS27 MS28

---------------------------------------------------

TEMP BLOCK1 = TM11 TM12 TM13 TM14 TM15 TM16 TM17 TM18

然后,进行下一步的运算:

TM11 TM12 TM13 TM14 TM15 TM16 TM17 TM18

XOR) MS31 MS32 MS33 MS34 MS35 MS36 MS37 MS38

---------------------------------------------------

TEMP BLOCK2 = TM21 TM22 TM23 TM24 TM25 TM26 TM27 TM28

再进行下一步的运算:

TM21 TM22 TM23 TM24 TM25 TM26 TM27 TM28

XOR) MS41 MS42 MS43 MS44 MS45 MS46 MS47 MS48

---------------------------------------------------

RESULT BLOCK = TM31 TM32 TM33 TM34 TM35 TM36 TM37 TM38

c) 将异或运算后的最后8个字节(RESULT BLOCK)转换成16 个HEXDECIMAL:

RESULT BLOCK = TM31 TM32 TM33 TM34 TM35 TM36 TM37 TM38

= TM311 TM312 TM321 TM322 TM331 TM332 TM341 TM342 ||

TM351 TM352 TM361 TM362 TM371 TM372 TM381 TM382

d) 取前8 个字节用MAK加密:

ENC BLOCK1 = eMAK(TM311 TM312 TM321 TM322 TM331 TM332 TM341 TM342)

= EN11 EN12 EN13 EN14 EN15 EN16 EN17 EN18

e) 将加密后的结果与后8 个字节异或:

EN11 EN12 EN13 EN14 EN15 EN16 EN17 EN18

XOR) TM351 TM352 TM361 TM362 TM371 TM372 TM381 TM382

------------------------------------------------------------

TEMP BLOCK= TE11 TE12 TE13 TE14 TE15 TE16 TE17 TE18

f) 用异或的结果TEMP BLOCK 再进行一次单倍长密钥算法运算。

ENC BLOCK2 = eMAK(TE11 TE12 TE13 TE14 TE15 TE16 TE17 TE18)

= EN21 EN22 EN23 EN24 EN25 EN26 EN27 EN28

g) 将运算后的结果(ENC BLOCK2)转换成16 个HEXDECIMAL:

ENC BLOCK2 = EN21 EN22 EN23 EN24 EN25 EN26 EN27 EN28

= EM211 EM212 EM221 EM222 EM231 EM232 EM241 EM242 ||

EM251 EM252 EM261 EM262 EM271 EM272 EM281 EM282

示例 :

ENC RESULT= %H84, %H56, %HB1, %HCD, %H5A, %H3F, %H84, %H84

转换成16 个HEXDECIMAL:

“8456B1CD5A3F8484”

h) 取前8个字节作为MAC值。

取”8456B1CD”为MAC值.

mac校验算法原理:

处理密钥:

从用户处获得64位密钥.(每第8位为校验位,为使密钥有正确的奇偶校验,每个密钥要有奇数个"1"位.(本文如未特指,均指二进制位)

具体过程:

对密钥实施变换,使得变换以后的密钥的各个位与原密钥位对应关系如下表所示:(表一为忽略校验位以后情况).

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 49 38 30 22

14 6 61 53 45 37 29 21 13 5 28 20 12 4

把变换后的密钥等分成两部分,前28位记为C[0],后28位记为D[0].

计算子密钥(共16个), 从i=1开始。

分别对C[i-1],D[i-1]作循环左移来生成C[i],D[i].(共16次)。

每次循环左移位数如下表所示:

轮 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

位数 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1

串联C[i],D[i],得到一个56位数,然后对此数

作如下变换以产生48位子密钥K[i]。

变换过程如下:

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

1.2.3.3 按以上方法计算出16个子密钥。

对64位数据块的处理:

把数据分成64位的数据块,不够64位的以适当的方式填补。

对数据块作变换。

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

将变换后的数据块等分成前后两部分,前32位记为L[0],后32位记为R[0]。

用16个子密钥对数据加密。

根据下面的扩冲函数E,扩展32位的成48位

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

用E{R[i-1]}与K[i]作异或运算。

把所得的48位数分成8个6位数。1-6位为B[1],7-12位为B[2],... 43-48位为B[8]。

用S密箱里的值替换B[j]。从j=1开始。S密箱里的值为4位数,共8个S密箱.

取出B[j]的第1和第6位串联起来成一个2位数,记为m.m即是S密箱里用来替换B[j]的数所在的列数。

取出B[j]的第2至第5位串联起来成一个4位数,记为n。n即是S密箱里用来替换B[j]的数所在的行数。

用S密箱里的值S[j][ m][ n]替换B[j]。8个S密箱如下所示:

S-BOXE:S1

Binary d1d6 =>; 00 01 10 11

\/ d2..d5 \/ Dec 0 1 2 3

0000 0 14 0 4 15

0001 1 4 15 1 12

0010 2 13 7 14 8

0011 3 1 4 8 2

0100 4 2 14 13 4

0101 5 15 2 6 9

0110 6 11 13 2 1

0111 7 8 1 11 7

1000 8 3 10 15 5

1001 9 10 6 12 11

1010 10 6 12 9 3

1011 11 12 11 7 14

1100 12 5 9 3 10

1101 13 9 5 10 0

1110 14 0 3 5 6

1111 15 7 8 0 13

S-BOXE:S2

Binary d1d6 =>; 00 01 10 11

\/ d2..d5 \/ Dec 0 1 2 3

0000 0 15 3 0 13

0001 1 1 13 14 8

0010 2 8 4 7 10

0011 3 14 7 11 1

0100 4 6 15 10 3

0101 5 11 2 4 15

0110 6 3 8 13 4

0111 7 4 14 1 2

1000 8 9 12 5 11

1001 9 7 0 8 6

1010 10 2 1 12 7

1011 11 13 10 6 12

1100 12 12 6 9 0

1101 13 0 9 3 5

1110 14 5 11 2 14

1111 15 10 5 15 9

S-BOXE:S3

Binary d1d6 =>; 00 01 10 11

\/ d2..d5 \/ Dec 0 1 2 3

0000 0 10 13 13 1

0001 1 0 7 6 10

0010 2 9 0 4 13

0011 3 14 9 9 0

0100 4 6 3 8 6

0101 5 3 4 15 9

0110 6 15 6 3 8

0111 7 5 10 0 7

1000 8 1 2 11 4

1001 9 13 8 1 15

1010 10 12 5 2 14

1011 11 7 14 12 3

1100 12 11 12 5 11

1101 13 4 11 10 5

1110 14 2 15 14 2

1111 15 8 1 7 12

S-BOXE:S4

Binary d1d6 =>; 00 01 10 11

\/ d2..d5 \/ Dec 0 1 2 3

0000 0 7 13 10 3

0001 1 13 8 6 15

0010 2 14 11 9 0

0011 3 3 5 0 6

0100 4 0 6 12 10

0101 5 6 15 11 1

0110 6 9 0 7 13

0111 7 10 3 13 8

1000 8 1 4 15 9

1001 9 2 7 1 4

1010 10 8 2 3 5

1011 11 5 12 14 11

1100 12 11 1 5 12

1101 13 12 10 2 7

1110 14 4 14 8 2

1111 15 15 9 4 14

S-BOXE:S5

Binary d1d6 =>; 00 01 10 11

\/ d2..d5 \/ Dec 0 1 2 3

0000 0 2 14 4 11

0001 1 12 11 2 8

0010 2 4 2 1 12

0011 3 1 12 11 7

0100 4 7 4 10 1

0101 5 10 7 13 14

0110 6 11 13 7 2

0111 7 6 1 8 13

1000 8 8 5 15 6

1001 9 5 0 9 15

1010 10 3 15 12 0

1011 11 15 10 5 9

1100 12 13 3 6 10

1101 13 0 9 3 4

1110 14 14 8 0 5

1111 15 9 6 14 3

S-BOXE:S6

Binary d1d6 =>; 00 01 10 11

\/ d2..d5 \/ Dec 0 1 2 3

0000 0 12 10 9 4

0001 1 1 15 14 3

0010 2 10 4 15 2

0011 3 15 2 5 12

0100 4 9 7 2 9

0101 5 2 12 8 5

0110 6 6 9 12 15

0111 7 8 5 3 10

1000 8 0 6 7 11

1001 9 13 1 0 14

1010 10 3 13 4 1

1011 11 4 14 10 7

1100 12 14 0 1 6

1101 13 7 11 13 0

1110 14 5 3 11 8

1111 15 11 8 6 13

S-BOXE:S7

Binary d1d6 =>; 00 01 10 11

\/ d2..d5 \/ Dec 0 1 2 3

0000 0 4 13 1 6

0001 1 11 0 4 11

0010 2 2 11 11 13

0011 3 14 7 13 8

0100 4 15 4 12 1

0101 5 0 9 3 4

0110 6 8 1 7 10

0111 7 13 10 14 7

1000 8 3 14 10 9

1001 9 12 3 15 5

1010 10 9 5 6 0

1011 11 7 12 8 15

1100 12 5 2 0 14

1101 13 10 15 5 2

1110 14 6 8 9 3

1111 15 1 6 2 12

S-BOXE:S8

Binary d1d6 =>; 00 01 10 11

\/ d2..d5 \/ Dec 0 1 2 3

0000 0 13 1 7 2

0001 1 2 15 11 1

0010 2 8 13 4 14

0011 3 4 8 1 7

0100 4 6 10 9 4

0101 5 15 3 12 10

0110 6 11 7 14 8

0111 7 1 4 2 13

1000 8 10 12 0 15

1001 9 9 5 6 12

1010 10 3 6 10 9

1011 11 14 11 13 0

1100 12 5 0 15 3

1101 13 0 14 3 5

1110 14 12 9 5 6

1111 15 7 2 8 11

返回第一步直至8个数据块都被替换。

把B[1]至B[8]顺序串联起来得到一个32位数。对这个数做如下变换:

bit goes to bit bit goes to bit

16 1 2 17

7 2 8 18

20 3 24 19

21 4 14 20

29 5 32 21

12 6 27 22

28 7 3 23

17 8 9 24

1 9 19 25

15 10 13 26

23 11 30 27

26 12 6 28

5 13 22 29

18 14 11 30

31 15 4 31

10 16 25 32

把得到的结果与L[i-1]作异或运算。把计算结果賦给R[i]。

把R[i-1]的值賦给L[i]。

从a循环执行,直到K[16]也被用到。

把R[16]和L[16] 顺序串联起来得到一个64位数。对这个数实施II变换的逆变换。

以上就是DES算法如何加密一段64位数据块。解密时用同样的过程,只需把16个子密钥的顺续颠倒过来,应用的顺序为K[16],K[15],K[14],...K[1]。

原文:http://egren.blog.sohu.com/66019869.html
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