[原创][首发]汇编语言实现DES加解密的完整代码

longs75

因为工作需要对大批量DES加密数据还原，在VS2010通过调用内置的DES功能很容易实现，另外调试了网上几个VB6.0的DES源程序，也顺利通过。总感觉DES加解密是通过大量比特位的变换实现的，用汇编语言应该更容易实现，可是网上目前没有发现用汇编语言实现DES的源程序。于是自己尝试着编写汇编代码，今天终于调试成功了，开源共享给大家，希望多提宝贵建议。
整个代码由两个子程序组成，一个KEY生成代码，一个是DES加解密代码。为了提高通用性，把DES的所有转换表数据都放在代码段中，数据读取使用相对寻址，通过堆栈传递参数，所以代码不存在重定位问题，通用性非常好。
使用中有什么不明白的地方可以给我留言。不多说了，源代码奉上：

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;================================ ;作者：longs75 ;时间：2021年10月21日     ;公开源码，转载请保持以上信息完整。 ;=================================   .386 .model flat, stdcall option casemap :none   .data strKey db 13h,34h,57h,79h,9Bh,0BCh,0DFh,0F1h     ;64位Key SubKey dq 16 dup(0)                              ;16个48位子Key，每个子Key占用8字节空间 lResult dd 0                                     ;保留（用于VB6.0内嵌汇编编程） ; DataIn db 01h,23h,45h,67h,89h,0ABh,0CDh,0EFh     ;64位输入数据（明文） ;DataIn db 85h,0E8h,13h,54h,0Fh,0Ah,0B4h,05h      ;64位输入数据（密文） DataOut db 8 dup(0)                              ;64位输出数据 WorkMode db 0                                    ;工作模式 0：加密，非0：解密 ;WorkMode db 8   .code START:         lea eax,lResult                               ;保留         push eax         lea eax,SubKey                                ;子密钥数组首地址         push eax         lea eax,strKey                                ;密钥地址         push eax         push 0                                        ;保留         call KEYPROC                   lea eax,lResult                               ;保留         push eax         lea eax,DataIn                                ;64位输入数据地址         push eax         lea eax,DataOut                               ;64位输出数据地址         push eax         lea eax,SubKey                                ;子密钥数组首地址         push eax         lea eax,WorkMode                              ;工作模式变量地址         push eax         push 0                                        ;保留         call DESPROC           ;说明：上述调用步骤是VB6.0调用类函数时的标准方法，本人用于VB6.0内嵌汇编编程，保留的参数忽略即可。                   ret ;************************************ ;************************************ ;**                                ** ;**      计算16组子密钥代码        ** ;**                                ** ;************************************ ;************************************ KEYPROC:         mov ebp,esp         pushad         call NEXT1                   ;  PC-1置换表:         db 57,49,41,33,25,17,09,01         db 58,50,42,34,26,18,10,02         db 59,51,43,35,27,19,11,03         db 60,52,44,36,63,55,47,39         db 31,23,15,07,62,54,46,38         db 30,22,14,06,61,53,45,37         db 29,21,13,05,28,20,12,04                   ;  PC-2置换表:         db 14,17,11,24,01,05,03,28         db 15,06,21,10,23,19,12,04         db 26,08,16,07,27,20,13,02         db 41,52,31,37,47,55,30,40         db 51,45,33,48,44,49,39,56         db 34,53,46,42,50,36,29,32                   db 16 dup(90h)   NEXT1:                pop ebx                 ;EBX的值为PC-1的首地址                   ;取出64位strKey的首地址，交换高低位后放入EDX:EAX         mov ecx,[ebp+8]         mov dh,byte ptr[ecx]         mov dl,byte ptr[ecx+1]         shl edx,16         mov dh,byte ptr[ecx+2]         mov dl,byte ptr[ecx+3]         mov ah,byte ptr[ecx+4]         mov al,byte ptr[ecx+5]         shl eax,16         mov ah,byte ptr[ecx+6]         mov al,byte ptr[ecx+7]           ;=====================================================                   ;PC-1置换         xor esi,esi             ;EDI、ESI清零         xor edi,edi             ;转换后的结果放在：EDI:ESI         mov ch,1                ;计数器置1 CHG_PC1_1:                 ;由于没有第32位、64位的移位操作，无须特殊处理。（移动次数为0或寄存器长度的整数倍时，均为移动0次，对标志位无影响）         mov cl,byte ptr[ebx]         cmp cl,32               ;位数大于32，对EAX操作         ja PC1_A32_1         push edx                ;否则对EDX操作         rol edx,cl         pop edx         jmp PC1_EDI PC1_A32_1:         push eax         rol eax,cl         pop eax PC1_EDI:         rcl edi,1               ;前28位数据（高位）放在EDI         inc ebx         inc ch         cmp ch,28         jbe CHG_PC1_1           CHG_PC1_2:         mov cl,byte ptr[ebx]         cmp cl,32               ;位数大于32，对EAX操作         ja PC1_A32_2         push edx                ;否则对EDX操作         rol edx,cl         pop edx         jmp PC1_ESI PC1_A32_2:         push eax         rol eax,cl         pop eax PC1_ESI:         rcl esi,1               ;后28位数据（低位）放在ESI         inc ebx         inc ch         cmp ch,56         jbe CHG_PC1_2                mov edx,edi             ;转换后结果重新放入EDX:EAX，EBX的值为PC-2置换表首地址         mov eax,esi                   ;=====================================================                   ;16轮循环计算SubKey(1)-SubKey(16)         xor ecx,ecx             ;ECX计数器初值0，终值15 FOR_ECX:         cmp ecx,0               ;判断循环轮数，0表示第1轮，依次类推         jz  SHL_1         cmp ecx,1         jz  SHL_1         cmp ecx,8         jz  SHL_1         cmp ecx,15         jz  SHL_1           ;第1、2、9、16轮左移1位，其它左移2位         shl edx,4           ;循环左移1位（除第1、2、9、16轮之外）           sar edx,4         rol edx,1         shl eax,4         sar eax,4         rol eax,1 SHL_1:         shl edx,4           ;循环左移1位（所有16轮）         sar edx,4         rol edx,1         shl eax,4         sar eax,4         rol eax,1           ;完成Cn、Dn循环左移         push eax            ;保护高、低各28位的EDX:EAX，下一轮继续移位         push edx            ;保护EBX，每轮都要进行PC-2置换         push ebx         push ecx         shl edx,4           ;合并EDX:EAX：高28位:低28位 ——>高32位:低24位(EAX高24位,EAX低8位AL置0)         shl eax,4           ;EAX先左移4位，低4位补0         rol eax,4           ;再循环左移4位，将28位有效数据的高4位移到低4位         add dl,al           ;有效数据追加到EDX低4位         xor al,al           ;EAX低8位清零                     xor esi,esi         xor edi,edi         mov ch,1             ;PC-2置换，ch计数器初值1，终值48 CHG_PC2_1:         mov cl,byte ptr[ebx]         cmp cl,32            ;位数大于32，对EAX操作         ja PC2_A32_1         ;否则对EDX操作         push edx         rol edx,cl         pop edx         jmp PC2_EDI PC2_A32_1:         push eax         rol eax,cl         pop eax PC2_EDI:         rcl edi,1            ;前32位数据（高位）放在EDI         inc ebx         inc ch         cmp ch,32         jbe CHG_PC2_1   CHG_PC2_2:         mov cl,byte ptr[ebx]         cmp cl,32            ;位数大于32，对EAX操作         ja PC2_A32_2         ;否则对EDX操作         je PC2_E32         push edx         rol edx,cl         pop edx         jmp PC2_ESI PC2_E32:                       ;当移动次数是寄存器长度倍数时（32、64……），相当于不移动（次数为0），对标志位无影响         push edx             ;解决办法是：拆分成两次移动，两次移动总和为32         rol edx,1            ;例如：先移动1位，再移动31位         dec cl         rol edx,cl         pop edx         jmp PC2_ESI PC2_A32_2:         push eax         rol eax,cl         pop eax PC2_ESI:         rcl esi,1           ;后16位数据（低位）放在ESI         inc ebx             ;SubKey放在EDI:ESI中，格式为：高32位:低16位（ESI高16位为有效数据，低16位置0）         inc ch         cmp ch,48         jbe CHG_PC2_2         shl esi,16           ;=====================================================           pop ecx              ;恢复16轮计数器         mov ebx,[ebp+12]     ;SubKey首地址         mov [ebx+8*ecx],esi  ;计算SubKey(n)地址，ESI放在低4字节         mov [ebx+8*ecx+4],edi ;EDI放在高4字节         pop ebx              ;恢复PC-2表首地址         pop edx              ;恢复Cn、Dn到EDX:EAX，进入下一轮移位         pop eax         inc ecx              ;计数器加1         cmp ecx,16           ;从0到15，循环16次         jnz FOR_ECX                   popad         ret 10h ;************************************ ;************************************ ;**                                ** ;**       DES加密/解密代码         ** ;**                                ** ;************************************ ;************************************ DESPROC:         mov ebp,esp         pushad         call NEXT2                   ;初始变换置换表 IP:         db 58,50,42,34,26,18,10,02         db 60,52,44,36,28,20,12,04         db 62,54,46,38,30,22,14,06         db 64,56,48,40,32,24,16,08         db 57,49,41,33,25,17,09,01         db 59,51,43,35,27,19,11,03         db 61,53,45,37,29,21,13,05         db 63,55,47,39,31,23,15,07                   ;扩展置换表 E:         db 32,01,02,03,04,05         db 04,05,06,07,08,09         db 08,09,10,11,12,13         db 12,13,14,15,16,17         db 16,17,18,19,20,21         db 20,21,22,23,24,25         db 24,25,26,27,28,29         db 28,29,30,31,32,01                   ;S盒1:         db 14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7         db 0,15,7,4,14,2,13,1,10,6,12,11,9,5,3,8         db 4,1,14,8,13,6,2,11,15,12,9,7,3,10,5,0         db 15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13                   ;S盒2:         db 15,1,8,14,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10         db 3,13,4,7,15,2,8,14,12,0,1,10,6,9,11,5         db 0,14,7,11,10,4,13,1,5,8,12,6,9,3,2,15         db 13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9                   ;S盒3:         db 10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8         db 13,7,0,9,3,4,6,10,2,8,5,14,12,11,15,1         db 13,6,4,9,8,15,3,0,11,1,2,12,5,10,14,7         db 1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12                   ;S盒4:         db 7,13,14,3,0,6,9,10,1,2,8,5,11,12,4,15         db 13,8,11,5,6,15,0,3,4,7,2,12,1,10,14,9         db 10,6,9,0,12,11,7,13,15,1,3,14,5,2,8,4         db 3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14                          ;S盒5:         db 2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9         db 14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6         db 4,2,1,11,10,13,7,8,15,9,12,5,6,3,0,14         db 11,8,12,7,1,14,2,13,6,15,0,9,10,4,5,3                          ;S盒6:         db 12,1,10,15,9,2,6,8,0,13,3,4,14,7,5,11         db 10,15,4,2,7,12,9,5,6,1,13,14,0,11,3,8         db 9,14,15,5,2,8,12,3,7,0,4,10,1,13,11,6         db 4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13                          ;S盒7:         db 4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1         db 13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6         db 1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2         db 6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12                          ;S盒8:         db 13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7         db 1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2         db 7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8         db 2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11                          ;P盒置换表:         db 16,07,20,21,29,12,28,17,01,15,23,26,05,18,31,10         db 02,08,24,14,32,27,03,09,19,13,30,06,22,11,04,25                   ;逆置换表IP_1:         db 40,08,48,16,56,24,64,32,39,07,47,15,55,23,63,31         db 38,06,46,14,54,22,62,30,37,05,45,13,53,21,61,29         db 36,04,44,12,52,20,60,28,35,03,43,11,51,19,59,27         db 34,02,42,10,50,18,58,26,33,01,41,09,49,17,57,25                          db 16 dup(90h)           NEXT2:         pop ebx                 ;EBX的值为初始变换IP的首地址                   ;取出64位DataIn数据的首地址，交换高低位后放入EDX:EAX         mov ecx,[ebp+20]         mov dh,byte ptr[ecx]         mov dl,byte ptr[ecx+1]         shl edx,16         mov dh,byte ptr[ecx+2]         mov dl,byte ptr[ecx+3]         mov ah,byte ptr[ecx+4]         mov al,byte ptr[ecx+5]         shl eax,16         mov ah,byte ptr[ecx+6]         mov al,byte ptr[ecx+7]                   ;=====================================================                   ;初始IP变换         push edx              ;EDX:EAX做为入口参数入栈，利用堆栈做为临时变量         push eax         xor esi,esi           ;EDI:ESI清零，保存IP变换后的结果         xor edi,edi         xor eax,eax         mov ecx,32 IP_L32:         mov al,byte ptr[ebx]         cmp al,32         ja IP_A32L         neg al         add al,32              ;AL=32-AL，将DES算法的位顺序转换成CPU默认的位顺序         bt [esp+4],eax         jmp IP_EDI IP_A32L:         neg al         add al,64              ;AL=64-AL，将DES算法的位顺序转换成CPU默认的位顺序         bt [esp],eax IP_EDI:         rcl edi,1         inc ebx         loop IP_L32                          mov ecx,32 IP_R32:         mov al,BYTE ptr[ebx]         cmp al,32         ja IP_A32R         neg al         add al,32         bt [esp+4],eax         jmp IP_ESI IP_A32R:         neg al         add al,64         bt [esp],eax IP_ESI:         rcl esi,1         inc ebx         loop IP_R32                   add esp,8                   ;=====================================================                   ;开始16轮迭代运算         ;入口参数Ln、Rn为EDI:ESI         xor ecx,ecx            ;循环次数初值0   Func_16:                ;扩展置换E:         push ebx            ;保护扩展置换E首地址         push ecx         push edi              ;Ln入栈         push esi              ;Rn入栈         xor edi,edi           ;EDI、ESI清零，用于保存E置换后的48位值         xor esi,esi           ;格式为：EDI:ESI（高32位:高16位，ESI低16位置0）         xor eax,eax                   mov ecx,32 E_32:         mov al,byte ptr[ebx]         neg al         add al,32         bt [esp],eax         rcl edi,1         inc ebx         loop E_32                  mov ecx,16 E_16:         mov al,byte ptr[ebx]         neg al         add al,32         bt [esp],eax         rcl esi,1         inc ebx         loop E_16         shl esi,16                   ;=====================================================                   ;与子密钥进行XOR运算         mov ecx,[esp+8]      ;取出循环次数         mov eax,[ebp+8]      ;取出WorkMode地址         cmp BYTE ptr[eax],0          ;0:加密，非0:解密         jz ENCODE         neg ecx         add ecx,15           ;ECX=15-ECX，解密时子密钥顺序相反 ENCODE:                mov eax,[ebp+12]     ;取出SubKey首地址         push [eax+ecx*8+4]   ;SubKey(n)高4字节入栈         push [eax+ecx*8]     ;SubKey(n)低4字节入栈 XOR_SUBKEY:         xor edi,[esp+4]      ;与子密钥进行XOR运算         xor esi,[esp]        ;结果保存在：EDI:ESI（高32位:高16位，ESI低16位置0）         add esp,8                   mov eax,edi         shl eax,24         shr esi,8         add esi,eax         ;结果转换为：EDI:ESI（高24位:高24位，EDI、ESI低8位无意义）                             ;=====================================================                   ;S盒置换：         xor edx,edx         ;EDX清零，用于保存S盒转换后的结果         mov ecx,0           ;S盒计数 S0_S7:         shl edx,4           ;EDX左移4位，准备追加下一组数据         cmp ecx,4           ;         jNE S_N4         mov edi,esi         ;转换后4组数据 S_N4:         rol edi,6           ;高6位循环左移至低6位         mov eax,edi         ;保存在AL低6位         mov ah,al           ;再保存一份到AH         ror ah,1         sar ah,4         rol ah,1         and ah,3            ;计算AH，AH=S盒的行数         shr al,1         and al,0fh          ;计算AL，AL=S盒的列数         shl ah,4            ;AH=AH*16         add al,ah           ;AL=AH+AL         and eax,0FFh        ;EAX高24位清零         add dl,BYTE ptr[ebx+eax]   ;查找S盒数据，追加到EDX低4位         add ebx,64          ;下一个S盒首地址         inc ecx         cmp ecx,8         jb S0_S7                   ;=====================================================                   ;P盒置换:         xor esi,esi         ;ESI清零，用于保存P盒置换后的结果         mov ecx,32 P_32:         mov al,byte ptr[ebx]         neg al         add al,32         bt edx,eax         rcl esi,1         inc ebx         loop P_32                          ;=====================================================                   xor esi,[esp+4]      ;P盒结果与L(n-1)异或，得到ESI=Rn         pop edi              ;Ln=R(n-1),保存到EDI=Ln         add esp,4            ;恢复堆栈         pop ecx              ;恢复16轮迭代计数器         pop ebx              ;恢复扩展置换E首地址         inc ecx         cmp ecx,16         jb Func_16         xchg edi,esi         ;交换L16和R16         add ebx,592          ;EBX指向逆置换表IP_1首地址                   ;=====================================================                   ;逆置换IP_1:         push edi              ;EDI:ESI做为入口参数入栈，利用堆栈做为临时变量         push esi         xor esi,esi           ;EDI:ESI清零，保存IP_1变换后的结果         xor edi,edi         xor eax,eax           ;实现代码与初始置换IP完全相同。         mov ecx,32 IP_1_L32:         mov al,byte ptr[ebx]         cmp al,32         ja IP_1_A32L         neg al         add al,32              ;AL=32-AL，将DES算法的位顺序转换成CPU默认的位顺序         bt [esp+4],eax         jmp IP_1_EDI IP_1_A32L:         neg al         add al,64              ;AL=64-AL，将DES算法的位顺序转换成CPU默认的位顺序         bt [esp],eax IP_1_EDI:         rcl edi,1         inc ebx         loop IP_1_L32                          mov ecx,32 IP_1_R32:         mov al,BYTE ptr[ebx]         cmp al,32         ja IP_1_A32R         neg al         add al,32         bt [esp+4],eax         jmp IP_1_ESI IP_1_A32R:         neg al         add al,64         bt [esp],eax IP_1_ESI:         rcl esi,1         inc ebx         loop IP_1_R32                   add esp,8           ;=====================================================         mov ecx,[ebp+16]       ;交换高低位，结果存放在DataOut变量中         mov eax,edi            ;后期的Intel CPU 有一个MOVBE指令，可以快速实现换位，但AMD的CPU不支持         mov [ecx+3],al         mov [ecx+2],ah         shr eax,16         mov [ecx+1],al         mov [ecx],ah         mov eax,esi         mov [ecx+7],al         mov [ecx+6],ah         shr eax,16         mov [ecx+5],al         mov [ecx+4],ah           popad         ret 18h                   end START

max2012

longs75 发表于 2021-10-22 20:50
感谢提供信息，我到openssl的github页面看了下，果然找到了，可是打开看了下，基本看不懂，不明白它是用 ...

为了最大优化都支持是否开启汇编支持的，aes汇编都在这里，大部分是perl脚本，用来生成汇编算法的
https://github.com/openssl/openssl/blob/master/crypto/aes/asm/aes-x86_64.pl
作为兴趣玩一下就好，太投入造轮子就不要了，把时间拿来做其他的

longs75

感谢 苏紫方璇 版主加精置顶！

一点感受：通过编程实践才能提高水平。我在开始编写这个程序时，对汇编指令的理解也是一知半解，刚开始感觉难度很大，有些想放弃，随着边学边干，渐入佳境，然后一气呵成。

DES算法大量用到位操作，在编程过程中逐渐熟悉了逻辑移位、算术移位、循环移位、带进位循环移位这几组传统的位操作指令的特点和用法，同时也掌握了BT指令这个比较“新”的指令，甚至现在对BMI指令集这些更高端的位操作指令也产生了浓厚兴趣。KEYPROC 子程序完全依赖寄存器编程，没有使用堆栈变量，大量使用各种移位指令，通过CF标志实现位变换，没有使用BT指令（因为刚开始我还没接触到这个指令……），编程压力比较大，到编写DESPROC子程序的时候，由于使用了BT指令，并且运用堆栈做为临时变量，编程压力就小了很多，如果用64位汇编指令，我估计除了搞懂算法，就没什么编程压力了……

戰龍在野

好高大上啊谢谢提供好好学习了

chinalys

谢谢 提供好好学习了

舒默哦

openssl提供有汇编，2.26G文件，用DES加密大概需要27秒。

longs75

舒默哦 发表于 2021-10-22 17:10
openssl提供有汇编，2.26G文件，用DES加密大概需要27秒。

感谢提供信息，我到openssl的github页面看了下，果然找到了，可是打开看了下，基本看不懂，不明白它是用的什么格式的语法和编译器，甚至连几个置换表都没找到，惭愧，看来我还得加强学习，知识有些陈旧了

vaycore

不得不说，膜拜汇编大佬

longs75

max2012 发表于 2021-10-22 22:54
为了最大优化都支持是否开启汇编支持的，aes汇编都在这里，大部分是perl脚本，用来生成汇编算法的
https ...

明白了，本人非计算机专业，也就是玩玩而已，比专业人士差太远了

wmcn

看到搞汇编的人，就是牛。感谢楼主无私共享。这个转化应该比其他高级语言效率高 。