Add Blowfish Algorithm (#3052)
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f9b788f7f4
416
src/main/java/com/thealgorithms/ciphers/Blowfish.java
Normal file
416
src/main/java/com/thealgorithms/ciphers/Blowfish.java
Normal file
@ -0,0 +1,416 @@
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package com.thealgorithms.ciphers;
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||||
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||||
/*
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||||
* Java program for Blowfish Algorithm
|
||||
* Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Blowfish_(cipher)
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||||
*
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||||
* Author: Akshay Dubey (https://github.com/itsAkshayDubey)
|
||||
*
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||||
* */
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||||
|
||||
public class Blowfish {
|
||||
|
||||
//Initializing substitution boxes
|
||||
String S[][]
|
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= { { "d1310ba6", "98dfb5ac", "2ffd72db", "d01adfb7", "b8e1afed",
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"0ba5a4df", "a186f20f", "2868f169", "dcb7da83", "573906fe",
|
||||
"a1e2ce9b", "4fcd7f52", "50115e01", "a70683fa", "a002b5c4",
|
||||
"0de6d027", "9af88c27", "773f8641", "c3604c06", "61a806b5",
|
||||
"f0177a28", "c0f586e0", "006058aa", "30dc7d62", "11e69ed7",
|
||||
"2338ea63", "53c2dd94", "c2c21634", "bbcbee56", "90bcb6de",
|
||||
"ebfc7da1", "ce591d76", "6f05e409", "4b7c0188", "39720a3d",
|
||||
"7c927c24", "86e3725f", "724d9db9", "1ac15bb4", "d39eb8fc",
|
||||
"ed545578", "08fca5b5", "d83d7cd3", "4dad0fc4", "1e50ef5e",
|
||||
"b161e6f8", "a28514d9", "6c51133c", "6fd5c7e7", "56e14ec4",
|
||||
"362abfce", "ddc6c837", "d79a3234", "92638212", "670efa8e",
|
||||
"406000e0" },
|
||||
{ "3a39ce37", "d3faf5cf", "abc27737", "5ac52d1b", "5cb0679e",
|
||||
"4fa33742", "d3822740", "99bc9bbe", "d5118e9d", "bf0f7315",
|
||||
"d62d1c7e", "c700c47b", "b78c1b6b", "21a19045", "b26eb1be",
|
||||
"6a366eb4", "5748ab2f", "bc946e79", "c6a376d2", "6549c2c8",
|
||||
"530ff8ee", "468dde7d", "d5730a1d", "4cd04dc6", "2939bbdb",
|
||||
"a9ba4650", "ac9526e8", "be5ee304", "a1fad5f0", "6a2d519a",
|
||||
"63ef8ce2", "9a86ee22", "c089c2b8", "43242ef6", "a51e03aa",
|
||||
"9cf2d0a4", "83c061ba", "9be96a4d", "8fe51550", "ba645bd6",
|
||||
"2826a2f9", "a73a3ae1", "4ba99586", "ef5562e9", "c72fefd3",
|
||||
"f752f7da", "3f046f69", "77fa0a59", "80e4a915", "87b08601",
|
||||
"9b09e6ad", "3b3ee593", "e990fd5a", "9e34d797", "2cf0b7d9",
|
||||
"022b8b51", "96d5ac3a", "017da67d", "d1cf3ed6", "7c7d2d28",
|
||||
"1f9f25cf", "adf2b89b", "5ad6b472", "5a88f54c", "e029ac71",
|
||||
"e019a5e6", "47b0acfd", "ed93fa9b", "e8d3c48d", "283b57cc",
|
||||
"f8d56629", "79132e28", "785f0191", "ed756055", "f7960e44",
|
||||
"e3d35e8c", "15056dd4", "88f46dba", "03a16125", "0564f0bd",
|
||||
"c3eb9e15", "3c9057a2", "97271aec", "a93a072a", "1b3f6d9b",
|
||||
"1e6321f5", "f59c66fb", "26dcf319", "7533d928", "b155fdf5",
|
||||
"03563482", "8aba3cbb", "28517711", "c20ad9f8", "abcc5167",
|
||||
"ccad925f", "4de81751", "3830dc8e", "379d5862", "9320f991",
|
||||
"ea7a90c2", "fb3e7bce", "5121ce64", "774fbe32", "a8b6e37e",
|
||||
"c3293d46", "48de5369", "6413e680", "a2ae0810", "dd6db224",
|
||||
"69852dfd", "09072166", "b39a460a", "6445c0dd", "586cdecf",
|
||||
"1c20c8ae", "5bbef7dd", "1b588d40", "ccd2017f", "6bb4e3bb",
|
||||
"dda26a7e", "3a59ff45", "3e350a44", "bcb4cdd5", "72eacea8",
|
||||
"fa6484bb", "8d6612ae", "bf3c6f47", "d29be463", "542f5d9e",
|
||||
"aec2771b", "f64e6370", "740e0d8d", "e75b1357", "f8721671",
|
||||
"af537d5d", "4040cb08", "4eb4e2cc", "34d2466a", "0115af84",
|
||||
"e1b00428", "95983a1d", "06b89fb4", "ce6ea048", "6f3f3b82",
|
||||
"3520ab82", "011a1d4b", "277227f8", "611560b1", "e7933fdc",
|
||||
"bb3a792b", "344525bd", "a08839e1", "51ce794b", "2f32c9b7",
|
||||
"a01fbac9", "e01cc87e", "bcc7d1f6", "cf0111c3", "a1e8aac7",
|
||||
"1a908749", "d44fbd9a", "d0dadecb", "d50ada38", "0339c32a",
|
||||
"c6913667", "8df9317c", "e0b12b4f", "f79e59b7", "43f5bb3a",
|
||||
"f2d519ff", "27d9459c", "bf97222c", "15e6fc2a", "0f91fc71",
|
||||
"9b941525", "fae59361", "ceb69ceb", "c2a86459", "12baa8d1",
|
||||
"b6c1075e", "e3056a0c", "10d25065", "cb03a442", "e0ec6e0e",
|
||||
"1698db3b", "4c98a0be", "3278e964", "9f1f9532", "e0d392df",
|
||||
"d3a0342b", "8971f21e", "1b0a7441", "4ba3348c", "c5be7120",
|
||||
"c37632d8", "df359f8d", "9b992f2e", "e60b6f47", "0fe3f11d",
|
||||
"e54cda54", "1edad891", "ce6279cf", "cd3e7e6f", "1618b166",
|
||||
"fd2c1d05", "848fd2c5", "f6fb2299", "f523f357", "a6327623",
|
||||
"93a83531", "56cccd02", "acf08162", "5a75ebb5", "6e163697",
|
||||
"88d273cc", "de966292", "81b949d0", "4c50901b", "71c65614",
|
||||
"e6c6c7bd", "327a140a", "45e1d006", "c3f27b9a", "c9aa53fd",
|
||||
"62a80f00", "bb25bfe2", "35bdd2f6", "71126905", "b2040222",
|
||||
"b6cbcf7c", "cd769c2b", "53113ec0", "1640e3d3", "38abbd60",
|
||||
"2547adf0", "ba38209c", "f746ce76", "77afa1c5", "20756060",
|
||||
"85cbfe4e", "8ae88dd8", "7aaaf9b0", "4cf9aa7e", "1948c25c",
|
||||
"02fb8a8c", "01c36ae4", "d6ebe1f9", "90d4f869", "a65cdea0",
|
||||
"3f09252d", "c208e69f", "b74e6132", "ce77e25b", "578fdfe3",
|
||||
"3ac372e6" } };
|
||||
|
||||
//Initializing subkeys with digits of pi
|
||||
String P[] = { "243f6a88", "85a308d3", "13198a2e", "03707344", "a4093822",
|
||||
"299f31d0", "082efa98", "ec4e6c89", "452821e6", "38d01377",
|
||||
"be5466cf", "34e90c6c", "c0ac29b7", "c97c50dd", "3f84d5b5",
|
||||
"b5470917", "9216d5d9", "8979fb1b" };
|
||||
|
||||
//Initializing modVal to 2^32
|
||||
long modVal = 4294967296L;
|
||||
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* This method returns binary representation of the hexadecimal number passed as parameter
|
||||
*
|
||||
* @param hex Number for which binary representation is required
|
||||
* @return String object which is a binary representation of the hex number passed as parameter
|
||||
*/
|
||||
private String hexToBin(String hex)
|
||||
{
|
||||
String binary = "";
|
||||
Long num;
|
||||
String binary4B;
|
||||
int n = hex.length();
|
||||
for (int i = 0; i < n; i++) {
|
||||
|
||||
num = Long.parseUnsignedLong(
|
||||
hex.charAt(i) + "", 16);
|
||||
binary4B = Long.toBinaryString(num);
|
||||
|
||||
binary4B = "0000" + binary4B;
|
||||
|
||||
binary4B = binary4B.substring(binary4B.length() - 4);
|
||||
binary += binary4B;
|
||||
}
|
||||
return binary;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* This method returns hexadecimal representation of the binary number passed as parameter
|
||||
*
|
||||
* @param binary Number for which hexadecimal representation is required
|
||||
* @return String object which is a hexadecimal representation of the binary number passed as parameter
|
||||
*/
|
||||
private String binToHex(String binary)
|
||||
{
|
||||
|
||||
long num = Long.parseUnsignedLong(binary, 2);
|
||||
String hex = Long.toHexString(num);
|
||||
while (hex.length() < (binary.length() / 4))
|
||||
hex = "0" + hex;
|
||||
|
||||
return hex;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* This method returns a string obtained by XOR-ing two strings of same length passed a method parameters
|
||||
*
|
||||
* @param String a and b are string objects which will be XORed and are to be of same length
|
||||
* @return String object obtained by XOR operation on String a and String b
|
||||
* */
|
||||
private String xor(String a, String b)
|
||||
{
|
||||
a = hexToBin(a);
|
||||
b = hexToBin(b);
|
||||
String ans = "";
|
||||
for (int i = 0; i < a.length(); i++)
|
||||
ans += (char)(((a.charAt(i) - '0')
|
||||
^ (b.charAt(i) - '0'))
|
||||
+ '0');
|
||||
ans = binToHex(ans);
|
||||
return ans;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* This method returns addition of two hexadecimal numbers passed as parameters and moded with 2^32
|
||||
*
|
||||
* @param String a and b are hexadecimal numbers
|
||||
* @return String object which is a is addition that is then moded with 2^32 of hex numbers passed as parameters
|
||||
*/
|
||||
private String addBin(String a, String b)
|
||||
{
|
||||
String ans = "";
|
||||
long n1 = Long.parseUnsignedLong(a, 16);
|
||||
long n2 = Long.parseUnsignedLong(b, 16);
|
||||
n1 = (n1 + n2) % modVal;
|
||||
ans = Long.toHexString(n1);
|
||||
ans = "00000000" + ans;
|
||||
return ans.substring(ans.length() - 8);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*F-function splits the 32-bit input into four 8-bit quarters
|
||||
and uses the quarters as input to the S-boxes.
|
||||
The S-boxes accept 8-bit input and produce 32-bit output.
|
||||
The outputs are added modulo 232 and XORed to produce the final 32-bit output
|
||||
*/
|
||||
private String f(String plainText)
|
||||
{
|
||||
String a[] = new String[4];
|
||||
String ans = "";
|
||||
for (int i = 0; i < 8; i += 2) {
|
||||
//column number for S-box is a 8-bit value
|
||||
long col
|
||||
= Long.parseUnsignedLong(
|
||||
hexToBin(
|
||||
plainText
|
||||
.substring(i, i + 2)),
|
||||
2);
|
||||
a[i / 2] = S[i / 2][(int)col];
|
||||
}
|
||||
ans = addBin(a[0], a[1]);
|
||||
ans = xor(ans, a[2]);
|
||||
ans = addBin(ans, a[3]);
|
||||
return ans;
|
||||
}
|
||||
|
||||
//generate subkeys
|
||||
private void keyGenerate(String key)
|
||||
{
|
||||
int j = 0;
|
||||
for (int i = 0; i < P.length; i++) {
|
||||
|
||||
//XOR-ing 32-bit parts of the key with initial subkeys
|
||||
P[i] = xor(P[i], key.substring(j, j + 8));
|
||||
|
||||
j = (j + 8) % key.length();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
//round function
|
||||
private String round(int time, String plainText)
|
||||
{
|
||||
String left, right;
|
||||
left = plainText.substring(0, 8);
|
||||
right = plainText.substring(8, 16);
|
||||
left = xor(left, P[time]);
|
||||
|
||||
//output from F function
|
||||
String fOut = f(left);
|
||||
|
||||
right = xor(fOut, right);
|
||||
|
||||
//swap left and right
|
||||
return right + left;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* This method returns cipher text for the plaintext passed as the first parameter generated
|
||||
* using the key passed as the second parameter
|
||||
*
|
||||
* @param String plainText is the text which is to be encrypted
|
||||
* @param String key is the key which is to be used for generating cipher text
|
||||
* @return String cipherText is the encrypted value
|
||||
*/
|
||||
String encrypt(String plainText, String key)
|
||||
{
|
||||
//generating key
|
||||
keyGenerate(key);
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < 16; i++)
|
||||
plainText = round(i, plainText);
|
||||
|
||||
//postprocessing
|
||||
String right = plainText.substring(0, 8);
|
||||
String left = plainText.substring(8, 16);
|
||||
right = xor(right, P[16]);
|
||||
left = xor(left, P[17]);
|
||||
return left + right;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* This method returns plaintext for the ciphertext passed as the first parameter decoded
|
||||
* using the key passed as the second parameter
|
||||
*
|
||||
* @param String ciphertext is the text which is to be decrypted
|
||||
* @param String key is the key which is to be used for generating cipher text
|
||||
* @return String plainText is the decrypted text
|
||||
*/
|
||||
String decrypt(String cipherText,String key)
|
||||
{
|
||||
//generating key
|
||||
keyGenerate(key);
|
||||
|
||||
for (int i = 17; i > 1; i--)
|
||||
cipherText = round(i, cipherText);
|
||||
|
||||
//postprocessing
|
||||
String right = cipherText.substring(0, 8);
|
||||
String left = cipherText.substring(8, 16);
|
||||
right = xor(right, P[1]);
|
||||
left = xor(left, P[0]);
|
||||
return left + right;
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
||||
43
src/test/java/com/thealgorithms/ciphers/BlowfishTest.java
Normal file
43
src/test/java/com/thealgorithms/ciphers/BlowfishTest.java
Normal file
@ -0,0 +1,43 @@
|
||||
package com.thealgorithms.ciphers;
|
||||
|
||||
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;
|
||||
|
||||
import org.junit.jupiter.api.Test;
|
||||
|
||||
class BlowfishTest {
|
||||
|
||||
Blowfish blowfish = new Blowfish();
|
||||
|
||||
@Test
|
||||
void testEncrypt() {
|
||||
|
||||
//given
|
||||
String plainText = "123456abcd132536";
|
||||
String key = "aabb09182736ccdd";
|
||||
String expectedOutput = "d748ec383d3405f7";
|
||||
|
||||
//when
|
||||
String cipherText = blowfish.encrypt(plainText, key);
|
||||
|
||||
//then
|
||||
assertEquals(expectedOutput, cipherText);
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
@Test
|
||||
void testDecrypt() {
|
||||
|
||||
//given
|
||||
String cipherText = "d748ec383d3405f7";
|
||||
String key = "aabb09182736ccdd";
|
||||
String expectedOutput = "123456abcd132536";
|
||||
|
||||
//when
|
||||
String plainText = blowfish.decrypt(cipherText, key);
|
||||
|
||||
//then
|
||||
assertEquals(expectedOutput, plainText);
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
||||
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