BitShifting с BigIntegers в Java

BigInteger реализует целые числа бесконечной точности, поэтому при смещении влево слева будут добавляться нули. Вам нужен поворот:

private static BigInteger rotateLeft(BigInteger bi) {
    BigInteger ret = bi.shiftLeft(1);
    if (ret.testBit(32)) {
        ret = ret.clearBit(32).setBit(0);
    }
    return ret;
}

Это будет довольно неэффективно для 32-битных чисел, поэтому вы можете просто использовать примитивы для вращения 28-битных половин DES. Я не знаком с алгоритмом DES, поэтому предполагаю, что вам понадобится BigInteger для чего-то еще.

private static BigInteger rotateLeftPrimitive(BigInteger bi) {
    int value = bi.intValue();
    return BigInteger.valueOf(((value << 1) & 0xffffffe) | ((value >>> 27) & 1));
}

Похоже, вам нужен циклический сдвиг влево. BigInteger.shiftLeft не является циклическим. Вам нужно будет объединить shiftLeft , shiftRight , и и или , как если бы вы использовали int и << .

static BigInteger allOnes(int L) {
    return BigInteger.ZERO
        .setBit(L)
        .subtract(BigInteger.ONE);
}

static BigInteger cyclicLeftShift(BigInteger n, int L, int k) {
    return n.shiftLeft(k)
        .or(n.shiftRight(L - k))
        .and(allOnes(L));
}

Теперь cyclicLeftShift (n, L, k) возвращает n циклически сдвинутых k бит влево, где окно цикла равно L .

Это работает следующим образом:

                               _________L__________
                              /                    \
n :                           [ABCDE][FG...........]
                              \__k__/\_____L-k_____/



n.shiftLeft(k) :       [ABCDE][FG...........][00000]
   .or
n.shiftRight(L - k) :                        [ABCDE]

   =                   [ABCDE][FG...........][ABCDE]

                               _________L__________
   .and                       /                    \
allOnes(L) :                  [111..............111]

   =                          [FG...........][ABCDE]

См. Также

• http://en.wikipedia.org/wiki/Circular_shift

Примечание : если у вас есть фиксированный L , вы можете немного оптимизировать это, кэшируя allOnes (L) вместо того, чтобы вычислять его каждый раз.

Решение более важного вопроса 1) DES сломан и никогда не должен использоваться ни для чего, кроме работы с устаревшими системами, 2) Sun JCE уже предоставляет реализацию (как и BouncyCastle и другие крипто-провайдеры), и 3) реализация любого крипто-алгоритма является сложной задачей, и вы действительно хотите пойти с хорошо проверенной реализацией для производственного использования.

Если это классное упражнение, я бы использовал byte[] вместо BigInteger. Вам нужно будет сделать немного больше вручную, но это намного ближе к духу DES, поскольку он был разработан, чтобы быть легко реализованным в аппаратном обеспечении.

Думаю, ваша идея реализации DES использование битовых строк является разумным в качестве учебного пособия. Вместо того, чтобы напрямую использовать BigIntegers для представления этих битовых строк, я рекомендую вам создать класс BitString, который реализует именно те методы битовых строк, которые вам нужны для вашего проекта. Внутри класса BitString вы можете использовать BigIntegers, но вы можете обнаружить, что простой массив int с 1 битом на элемент массива так же просто или проще, или, возможно, связанный список.