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DES algorithm

// DesCipher - the DES encryption method // // The meat of this code is by Dave Zimmerman <dzimm@widget.com>, and is: // // Copyright (c) 1996 Widget Workshop, Inc. All Rights Reserved. // // Permission to use, copy, modify, and distribute this software // and its documentation for NON-COMMERCIAL or COMMERCIAL purposes and // without fee is hereby granted, provided that this copyright notice is kept // intact. // // WIDGET WORKSHOP MAKES NO REPRESENTATIONS OR WARRANTIES ABOUT THE SUITABILITY // OF THE SOFTWARE, EITHER EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED // TO THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A // PARTICULAR PURPOSE, OR NON-INFRINGEMENT. WIDGET WORKSHOP SHALL NOT BE LIABLE // FOR ANY DAMAGES SUFFERED BY LICENSEE AS A RESULT OF USING, MODIFYING OR // DISTRIBUTING THIS SOFTWARE OR ITS DERIVATIVES. // // THIS SOFTWARE IS NOT DESIGNED OR INTENDED FOR USE OR RESALE AS ON-LINE // CONTROL EQUIPMENT IN HAZARDOUS ENVIRONMENTS REQUIRING FAIL-SAFE // PERFORMANCE, SUCH AS IN THE OPERATION OF NUCLEAR FACILITIES, AIRCRAFT // NAVIGATION OR COMMUNICATION SYSTEMS, AIR TRAFFIC CONTROL, DIRECT LIFE // SUPPORT MACHINES, OR WEAPONS SYSTEMS, IN WHICH THE FAILURE OF THE // SOFTWARE COULD LEAD DIRECTLY TO DEATH, PERSONAL INJURY, OR SEVERE // PHYSICAL OR ENVIRONMENTAL DAMAGE ("HIGH RISK ACTIVITIES").  WIDGET WORKSHOP // SPECIFICALLY DISCLAIMS ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTY OF FITNESS FOR // HIGH RISK ACTIVITIES. // // // The rest is: // // Copyright (C) 1996 by Jef Poskanzer <jef@acme.com>.  All rights reserved. // // Copyright (C) 1996 by Wolfgang Platzer // email: wplatzer@iaik.tu-graz.ac.at // // All rights reserved. // // Redistribution and use in source and binary forms, with or without // modification, are permitted provided that the following conditions // are met: // 1. Redistributions of source code must retain the above copyright //    notice, this list of conditions and the following disclaimer. // 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright //    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the //    documentation and/or other materials provided with the distribution. // // THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND // ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE // IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE // ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE // FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL // DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS // OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) // HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT // LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY // OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF // SUCH DAMAGE. // import java.io.*; /**  * This code is derived from the above source  * JCIFS API  * Norbert Hranitzky  *  * <p>and modified again by Michael B. Allen  */ public class DES   {     private int[] encryptKeys = new int[32];     private int[] decryptKeys = new int[32];     private int[] tempInts = new int[2];     public DES( ) {     }     // Constructor, byte-array key.     public DES( byte[] key )    {         if( key.length == 7 ) {             byte[] key8 = new byte[8];             makeSMBKey( key, key8 );             setKey( key8 );         } else {             setKey( key );         }     }     public static void makeSMBKey(byte[] key7, byte[] key8) {         int i;         key8[0] = (byte) ( ( key7[0] >> 1) & 0xff);         key8[1] = (byte)(( ((key7[0] & 0x01) << 6) | (((key7[1] & 0xff)>>2) & 0xff)) & 0xff );         key8[2] = (byte)(( ((key7[1] & 0x03) << 5) | (((key7[2] & 0xff)>>3) & 0xff)) & 0xff );         key8[3] = (byte)(( ((key7[2] & 0x07) << 4) | (((key7[3] & 0xff)>>4) & 0xff)) & 0xff );         key8[4] = (byte)(( ((key7[3] & 0x0F) << 3) | (((key7[4] & 0xff)>>5) & 0xff)) & 0xff );         key8[5] = (byte)(( ((key7[4] & 0x1F) << 2) | (((key7[5] & 0xff)>>6) & 0xff)) & 0xff );         key8[6] = (byte)(( ((key7[5] & 0x3F) << 1) | (((key7[6] & 0xff)>>7) & 0xff)) & 0xff );         key8[7] = (byte)(key7[6] & 0x7F);         for (i=0;i<8;i++) {             key8[i] = (byte)( key8[i] << 1);         }     }     /// Set the key.     public void setKey( byte[] key ) {         // CHECK PAROTY TBD         deskey( key, true, encryptKeys );         deskey( key, false, decryptKeys );     }     // Turn an 8-byte key into internal keys.     private void deskey( byte[] keyBlock, boolean encrypting, int[] KnL ) {         int i, j, l, m, n;         int[] pc1m = new int[56];         int[] pcr  = new int[56];         int[] kn   = new int[32];         for ( j = 0; j < 56; ++j )  {             l       = pc1[j];             m       = l & 07;             pc1m[j] = ( (keyBlock[l >>> 3] & bytebit[m]) != 0 )? 1: 0;         }         for ( i = 0; i < 16; ++i ) {             if ( encrypting )                 m = i << 1;             else                 m = (15-i) << 1;             n = m+1;             kn[m] = kn[n] = 0;             for ( j = 0; j < 28; ++j ) {                 l = j+totrot[i];                 if ( l < 28 )                     pcr[j] = pc1m[l];                 else                     pcr[j] = pc1m[l-28];             }             for ( j=28; j < 56; ++j ) {                 l = j+totrot[i];                 if ( l < 56 )                     pcr[j] = pc1m[l];                 else                     pcr[j] = pc1m[l-28];             }             for ( j = 0; j < 24; ++j ) {                 if ( pcr[pc2[j]] != 0 )                     kn[m] |= bigbyte[j];                 if ( pcr[pc2[j+24]] != 0 )                     kn[n] |= bigbyte[j];             }         }         cookey( kn, KnL );     }     private void cookey( int[] raw, int KnL[] )     {         int raw0, raw1;         int rawi, KnLi;         int i;         for ( i = 0, rawi = 0, KnLi = 0; i < 16; ++i )   {             raw0 = raw[rawi++];             raw1 = raw[rawi++];             KnL[KnLi]  = (raw0 & 0x00fc0000) <<   6;             KnL[KnLi] |= (raw0 & 0x00000fc0) <<  10;             KnL[KnLi] |= (raw1 & 0x00fc0000) >>> 10;             KnL[KnLi] |= (raw1 & 0x00000fc0) >>>  6;             ++KnLi;             KnL[KnLi]  = (raw0 & 0x0003f000) <<  12;             KnL[KnLi] |= (raw0 & 0x0000003f) <<  16;             KnL[KnLi] |= (raw1 & 0x0003f000) >>>  4;             KnL[KnLi] |= (raw1 & 0x0000003f);             ++KnLi;         }     }     /// Encrypt a block of eight bytes.     private void encrypt( byte[] clearText, int clearOff, byte[] cipherText, int cipherOff ) {         squashBytesToInts( clearText, clearOff, tempInts, 0, 2 );         des( tempInts, tempInts, encryptKeys );         spreadIntsToBytes( tempInts, 0, cipherText, cipherOff, 2 );     }     /// Decrypt a block of eight bytes.     private void decrypt( byte[] cipherText, int cipherOff, byte[] clearText, int clearOff ) {         squashBytesToInts( cipherText, cipherOff, tempInts, 0, 2 );         des( tempInts, tempInts, decryptKeys );         spreadIntsToBytes( tempInts, 0, clearText, clearOff, 2 );     }     // The DES function.     private void des( int[] inInts, int[] outInts, int[] keys ) {         int fval, work, right, leftt;         int round;         int keysi = 0;         leftt = inInts[0];         right = inInts[1];         work   = ((leftt >>>  4) ^ right) & 0x0f0f0f0f;         right ^= work;         leftt ^= (work << 4);         work   = ((leftt >>> 16) ^ right) & 0x0000ffff;         right ^= work;         leftt ^= (work << 16);         work   = ((right >>>  2) ^ leftt) & 0x33333333;         leftt ^= work;         right ^= (work << 2);         work   = ((right >>>  8) ^ leftt) & 0x00ff00ff;         leftt ^= work;         right ^= (work << 8);         right  = (right << 1) | ((right >>> 31) & 1);         work   = (leftt ^ right) & 0xaaaaaaaa;         leftt ^= work;         right ^= work;         leftt  = (leftt << 1) | ((leftt >>> 31) & 1);         for ( round = 0; round < 8; ++round )  {             work   = (right << 28) | (right >>> 4);             work  ^= keys[keysi++];             fval   = SP7[ work         & 0x0000003f ];             fval  |= SP5[(work >>>  8) & 0x0000003f ];             fval  |= SP3[(work >>> 16) & 0x0000003f ];             fval  |= SP1[(work >>> 24) & 0x0000003f ];             work   = right ^ keys[keysi++];             fval  |= SP8[ work         & 0x0000003f ];             fval  |= SP6[(work >>>  8) & 0x0000003f ];             fval  |= SP4[(work >>> 16) & 0x0000003f ];             fval  |= SP2[(work >>> 24) & 0x0000003f ];             leftt ^= fval;             work   = (leftt << 28) | (leftt >>> 4);             work  ^= keys[keysi++];             fval   = SP7[ work         & 0x0000003f ];             fval  |= SP5[(work >>>  8) & 0x0000003f ];             fval  |= SP3[(work >>> 16) & 0x0000003f ];             fval  |= SP1[(work >>> 24) & 0x0000003f ];             work   = leftt ^ keys[keysi++];             fval  |= SP8[ work         & 0x0000003f ];             fval  |= SP6[(work >>>  8) & 0x0000003f ];             fval  |= SP4[(work >>> 16) & 0x0000003f ];             fval  |= SP2[(work >>> 24) & 0x0000003f ];             right ^= fval;         }         right  = (right << 31) | (right >>> 1);         work   = (leftt ^ right) & 0xaaaaaaaa;         leftt ^= work;         right ^= work;         leftt  = (leftt << 31) | (leftt >>> 1);         work   = ((leftt >>>  8) ^ right) & 0x00ff00ff;         right ^= work;         leftt ^= (work << 8);         work   = ((leftt >>>  2) ^ right) & 0x33333333;         right ^= work;         leftt ^= (work << 2);         work   = ((right >>> 16) ^ leftt) & 0x0000ffff;         leftt ^= work;         right ^= (work << 16);         work   = ((right >>>  4) ^ leftt) & 0x0f0f0f0f;         leftt ^= work;         right ^= (work << 4);         outInts[0] = right;         outInts[1] = leftt;     }     /// Encrypt a block of bytes.     public void encrypt( byte[] clearText, byte[] cipherText )  {         encrypt( clearText, 0, cipherText, 0 );     }     /// Decrypt a block of bytes.     public void decrypt( byte[] cipherText, byte[] clearText ) {         decrypt( cipherText, 0, clearText, 0 );     }     /**      * encrypts an array where the length must be a multiple of 8      */     public byte[] encrypt(byte[] clearText) {         int length = clearText.length;         if (length % 8 != 0) {             System.out.println("Array must be a multiple of 8");             return null;         }         byte[] cipherText = new byte[length];         int count = length / 8;         for (int i=0; i<count; i++)             encrypt(clearText, i*8, cipherText, i*8);         return cipherText;     }     /**      * decrypts an array where the length must be a multiple of 8      */     public byte[] decrypt(byte[] cipherText) {         int length = cipherText.length;         if (length % 8 != 0) {             System.out.println("Array must be a multiple of 8");             return null;         }         byte[] clearText = new byte[length];         int count = length / 8;         for (int i=0; i<count; i++)             encrypt(cipherText, i*8, clearText, i*8);         return clearText;     }     // Tables, permutations, S-boxes, etc.     private static byte[] bytebit = {         (byte)0x80, (byte)0x40, (byte)0x20, (byte)0x10,         (byte)0x08, (byte)0x04, (byte)0x02, (byte)0x01     };     private static int[] bigbyte = {         0x800000, 0x400000, 0x200000, 0x100000,         0x080000, 0x040000, 0x020000, 0x010000,         0x008000, 0x004000, 0x002000, 0x001000,         0x000800, 0x000400, 0x000200, 0x000100,         0x000080, 0x000040, 0x000020, 0x000010,         0x000008, 0x000004, 0x000002, 0x000001     };     private static byte[] pc1 = {         (byte)56, (byte)48, (byte)40, (byte)32, (byte)24, (byte)16, (byte) 8,         (byte) 0, (byte)57, (byte)49, (byte)41, (byte)33, (byte)25, (byte)17,         (byte) 9, (byte) 1, (byte)58, (byte)50, (byte)42, (byte)34, (byte)26,         (byte)18, (byte)10, (byte) 2, (byte)59, (byte)51, (byte)43, (byte)35,         (byte)62, (byte)54, (byte)46, (byte)38, (byte)30, (byte)22, (byte)14,         (byte) 6, (byte)61, (byte)53, (byte)45, (byte)37, (byte)29, (byte)21,         (byte)13, (byte) 5, (byte)60, (byte)52, (byte)44, (byte)36, (byte)28,         (byte)20, (byte)12, (byte) 4, (byte)27, (byte)19, (byte)11, (byte)3     };     private static int[] totrot = {         1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 28     };     private static byte[] pc2 = {         (byte)13, (byte)16, (byte)10, (byte)23, (byte) 0, (byte) 4,         (byte) 2, (byte)27, (byte)14, (byte) 5, (byte)20, (byte) 9,         (byte)22, (byte)18, (byte)11, (byte)3 , (byte)25, (byte) 7,         (byte)15, (byte) 6, (byte)26, (byte)19, (byte)12, (byte) 1,         (byte)40, (byte)51, (byte)30, (byte)36, (byte)46, (byte)54,         (byte)29, (byte)39, (byte)50, (byte)44, (byte)32, (byte)47,         (byte)43, (byte)48, (byte)38, (byte)55, (byte)33, (byte)52,         (byte)45, (byte)41, (byte)49, (byte)35, (byte)28, (byte)31,     };     private static int[] SP1 = {         0x01010400, 0x00000000, 0x00010000, 0x01010404,         0x01010004, 0x00010404, 0x00000004, 0x00010000,         0x00000400, 0x01010400, 0x01010404, 0x00000400,         0x01000404, 0x01010004, 0x01000000, 0x00000004,         0x00000404, 0x01000400, 0x01000400, 0x00010400,         0x00010400, 0x01010000, 0x01010000, 0x01000404,         0x00010004, 0x01000004, 0x01000004, 0x00010004,         0x00000000, 0x00000404, 0x00010404, 0x01000000,         0x00010000, 0x01010404, 0x00000004, 0x01010000,         0x01010400, 0x01000000, 0x01000000, 0x00000400,         0x01010004, 0x00010000, 0x00010400, 0x01000004,         0x00000400, 0x00000004, 0x01000404, 0x00010404,         0x01010404, 0x00010004, 0x01010000, 0x01000404,         0x01000004, 0x00000404, 0x00010404, 0x01010400,         0x00000404, 0x01000400, 0x01000400, 0x00000000,         0x00010004, 0x00010400, 0x00000000, 0x01010004     };     private static int[] SP2 = {         0x80108020, 0x80008000, 0x00008000, 0x00108020,         0x00100000, 0x00000020, 0x80100020, 0x80008020,         0x80000020, 0x80108020, 0x80108000, 0x80000000,         0x80008000, 0x00100000, 0x00000020, 0x80100020,         0x00108000, 0x00100020, 0x80008020, 0x00000000,         0x80000000, 0x00008000, 0x00108020, 0x80100000,         0x00100020, 0x80000020, 0x00000000, 0x00108000,         0x00008020, 0x80108000, 0x80100000, 0x00008020,         0x00000000, 0x00108020, 0x80100020, 0x00100000,         0x80008020, 0x80100000, 0x80108000, 0x00008000,         0x80100000, 0x80008000, 0x00000020, 0x80108020,         0x00108020, 0x00000020, 0x00008000, 0x80000000,         0x00008020, 0x80108000, 0x00100000, 0x80000020,         0x00100020, 0x80008020, 0x80000020, 0x00100020,         0x00108000, 0x00000000, 0x80008000, 0x00008020,         0x80000000, 0x80100020, 0x80108020, 0x00108000     };     private static int[] SP3 = {         0x00000208, 0x08020200, 0x00000000, 0x08020008,         0x08000200, 0x00000000, 0x00020208, 0x08000200,         0x00020008, 0x08000008, 0x08000008, 0x00020000,         0x08020208, 0x00020008, 0x08020000, 0x00000208,         0x08000000, 0x00000008, 0x08020200, 0x00000200,         0x00020200, 0x08020000, 0x08020008, 0x00020208,         0x08000208, 0x00020200, 0x00020000, 0x08000208,         0x00000008, 0x08020208, 0x00000200, 0x08000000,         0x08020200, 0x08000000, 0x00020008, 0x00000208,         0x00020000, 0x08020200, 0x08000200, 0x00000000,         0x00000200, 0x00020008, 0x08020208, 0x08000200,         0x08000008, 0x00000200, 0x00000000, 0x08020008,         0x08000208, 0x00020000, 0x08000000, 0x08020208,         0x00000008, 0x00020208, 0x00020200, 0x08000008,         0x08020000, 0x08000208, 0x00000208, 0x08020000,         0x00020208, 0x00000008, 0x08020008, 0x00020200     };     private static int[] SP4 = {         0x00802001, 0x00002081, 0x00002081, 0x00000080,         0x00802080, 0x00800081, 0x00800001, 0x00002001,         0x00000000, 0x00802000, 0x00802000, 0x00802081,         0x00000081, 0x00000000, 0x00800080, 0x00800001,         0x00000001, 0x00002000, 0x00800000, 0x00802001,         0x00000080, 0x00800000, 0x00002001, 0x00002080,         0x00800081, 0x00000001, 0x00002080, 0x00800080,         0x00002000, 0x00802080, 0x00802081, 0x00000081,         0x00800080, 0x00800001, 0x00802000, 0x00802081,         0x00000081, 0x00000000, 0x00000000, 0x00802000,         0x00002080, 0x00800080, 0x00800081, 0x00000001,         0x00802001, 0x00002081, 0x00002081, 0x00000080,         0x00802081, 0x00000081, 0x00000001, 0x00002000,         0x00800001, 0x00002001, 0x00802080, 0x00800081,         0x00002001, 0x00002080, 0x00800000, 0x00802001,         0x00000080, 0x00800000, 0x00002000, 0x00802080     };     private static int[] SP5 = {         0x00000100, 0x02080100, 0x02080000, 0x42000100,         0x00080000, 0x00000100, 0x40000000, 0x02080000,         0x40080100, 0x00080000, 0x02000100, 0x40080100,         0x42000100, 0x42080000, 0x00080100, 0x40000000,         0x02000000, 0x40080000, 0x40080000, 0x00000000,         0x40000100, 0x42080100, 0x42080100, 0x02000100,         0x42080000, 0x40000100, 0x00000000, 0x42000000,         0x02080100, 0x02000000, 0x42000000, 0x00080100,         0x00080000, 0x42000100, 0x00000100, 0x02000000,         0x40000000, 0x02080000, 0x42000100, 0x40080100,         0x02000100, 0x40000000, 0x42080000, 0x02080100,         0x40080100, 0x00000100, 0x02000000, 0x42080000,         0x42080100, 0x00080100, 0x42000000, 0x42080100,         0x02080000, 0x00000000, 0x40080000, 0x42000000,         0x00080100, 0x02000100, 0x40000100, 0x00080000,         0x00000000, 0x40080000, 0x02080100, 0x40000100     }; 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    }     /// Spread ints into bytes.     public static void spreadIntsToBytes( int[] inInts, int inOff, byte[] outBytes,                                          int outOff, int intLen ) {         for ( int i = 0; i < intLen; ++i ) {             outBytes[outOff + i * 4    ] = (byte) ( inInts[inOff + i] >>> 24 );             outBytes[outOff + i * 4 + 1] = (byte) ( inInts[inOff + i] >>> 16 );             outBytes[outOff + i * 4 + 2] = (byte) ( inInts[inOff + i] >>>  8 );             outBytes[outOff + i * 4 + 3] = (byte)   inInts[inOff + i];         }     } }