来源：《单片机与嵌入式系统应用》

     摘要：DES算法是一种数据加密算法。自从1977年公布以来，一直是国际上的商用保密通信和计算机通信的最常用的加密标准。DES算法的实现一般用高级语言。

     关键词：加密算法

     DES 汇编语言

     目前在金融界及非金融界的保密通信中，越来越多地用到了DES算法。DES（Data

     Encryption Standard）即数据加密算法，是IBM公司于 1977年研究成功并公开发表的。随着我国三金工程尤其是金卡工程的启动，DES算法在POS、ATM、磁卡及智能卡(IC卡)中被广泛应用，以此来实现关键数据的保密。如信用卡持卡人的PIN的加密传输、IC卡与POS间的双向认证、金融交易中的密码键盘等，均用到DES算法。由于密码键盘不可能使用高级语言，所以用汇编语言实现DES就非常实用。

    1 DES算法的简单原理

    　　DES是一种分组密码。假定明文m是由0和1组成的长度为64位的符号串，密钥k也是64位的0、1符号串。

     设：M=m1m2m3…m64

    　　　K=k1k2k3…k64

     加密过程可表达如下：

     DES(m)=IP-1·T16·T15…T2·T1·IP(m)

     其中：IP(m)是初始置换，IP-1是逆置换，T16~T1是16次迭代。

     （1）初始置换IP

    　　功能是把输入的明文m按位重新组合，并把输出分为L0、R0两部分，每部分各长32位，其置换规则如下：

     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

     （2）逆置换IP-1

    　　经过16次迭代运算后，得到L16、R16，将此作为输入，进行逆置换。逆置换满足：

     IP·IP-1=IP-1·IP=I

     逆置换正好是初始置换的逆运算。

     （3）T16~T1的迭代计算

    　　DES的迭代算法采用模2加法。

    　　在通信网络的两端，双方约定了一致的密钥。在通信的源点用密钥对核心数据进行加密并形成密文，然后，以密文的形式在公共通信网中传输到通信网络的终点。数据到达终点后，用同样的密钥对密文数据进行解密，便再现了明文形式的核心数据。这样，便保证了核心数据(如PIN、MAC等)在公共通信网中传输的安全性和可靠性。

    2 汇编语言的实现

    　　用汇编语言实现DES算法有它的优势也有它的难点。优势是51汇编的位操作可以方便地实现置换功能。但用汇编语言实现算法的迭代运算及循环功能比较烦琐。在用51汇编实现DES的过程中，我编写了几个子程序，组合起来可实现DES算法加密。在这里写出一些思路，有需要的同行可与我联系（E-mail：zhoubin@jlu.edu.cn）。

    　　8031有16个可以位寻址的寄存器，可放置128位的数据，利用它可实现DES的转置功能。将明文m放入寄存器27H~20H中，即位地址00H对应m64

     ，3FH对应m1。利用标志寄存器C可实现置换与逆置换程序。在DES的16次迭代过程中，要实现公式：

     Li=Ri-1；Ri=Li-1f(Ri-1，ki)

     的运算过程,其关键在于f(Ri-1，ki)的功能。f是将32位的输入转化为32位的输出。其中含3项技术:

    　　① 将32位膨胀为48位的E功能。该项功能可用类似于置换功能的子程序编写。

    　　② 48位子密钥的生成。为了便于51汇编生成子密钥，可以使用主机用串口下传的方式，由主机将16个子密钥传给89C52为核心的单片机，然后存入80H~FFH中。如果密钥是固定的，则可直接将子密钥固化在89C52的Flash中。

    　　③ S盒的功能是将48位的输入再次缩为32位。具体实现是将S盒表存入89C52的Flash中，每次通过查表求得S输出的结果。

     下面列举其中的几个子程序。

     （1）IP置换子程序

     ；入口寄存器：(MSB)2726252423222120(LSB)，出口寄存器：(MSB)2F2E2D2C2B2A2928(LSB)

     ；功能：将入口寄存器的数据按置换表换位。

     IP: MOV C，06H ；将m58送到进位标志中

     MOV 7FH，C ；将进位标志送m1中

     MOV C，0EH ；将m50送到进位标志中

     MOV 7EH，C ；将进位标志送m2中

     ；重复，按表编写

     .

     .

     .

     MOV C，31H ；将m15送到进位标志中

     MOV 41H，C ；将进位标志送m63中

     MOV C，39H ；将m7送到进位标志中

     MOV 40H，C ；将进位标志送m64中

     RET

     （2）逆置换子程序

     ;入口寄存器：(MSB)2726252423222120(LSB)，出口寄存器：(MSB)2F2E2D2C2B2A2928(LSB)

     ;功能：将入口寄存器的数据按逆置换表换位。

     IPRVS：MOV C，18H ；将m40送到进位标志中

     MOV 7FH，C ；将进位标志送m1中

     MOV C，38H

     .

     .

     .

     RET

     （3）异或子程序

     ；入口寄存器：272625243F3E3D3C，出口寄存器：2B2A2928

     ；功能：将寄存器27262524的内容和寄存器3F3E3D3C的内容异或。结果保存在2B2A2928寄存器中。

     XORLF: MOV A，3FH ；将高8位异或

     XRL A，27H

     MOV 2BH，A ；放入出口处

     MOV A，3EH

     XRL A，26H

     MOV 2AH，A

     MOV A，3DH

     XRL A，25H

     MOV 29H，A

     MOV A，3CH

     XRL A，24H

     MOV 28H，A

     RET

     （4）S盒子程序

     ；入口寄存器：(MSB)2F2E2D2C2B2A2928，出口寄存器：(MSB)27262524

     ；功能：48位→32位

     S6TO4: MOV 20h，2FH ；取出高位数据

     LCALL S162345 ；调用实现Si(b1b6，b2b3b4b5)

     ；的功能子程序

     MOV DPTR，#S1TAB；S盒表的首址

     MOV A，21H ；取出第几个S盒

     LCALL DPTRADD

     CLR A

     MOVC A，@A+DPTR；求出S盒的表地址及S

     结果

     SWAP A

     MOV 27H，A ；保存高位结果

     MOV 20H，2EH

     LCALL S162345

     ；重复

     RET

     利用这些子程序，我们成功地开发了以89C52为核心单片机的密钥键盘，可用于金融系统的用户远程密码修改，也可用于其它商用密文的传输。