POS DES MAC 算法

DES和MAC加解密算法，已经在多个产品中得到了实际应用，不需任何修改就可使用

本文根据《中国银联直联POS终端规范》的阐述，用C语言编程实现，该算法在实际的商业POS终端中使用。POS终端采用ＥＣＢ的加密方式，简述如下：
a) 将欲发送给POS中心的消息中，从消息类型（MTI）到63域之间的部分构成MAC 
ELEMEMENT BLOCK （MAB）。
b) 对MAB，按每8个字节做异或（不管信息中的字符格式），如果最后不满8个字节，则添加“0X00”。
示例 ：
MAB = M1 M2 M3 M4
其中： 
M1 = MS11 MS12 MS13 MS14 MS15 MS16 MS17 MS18
M2 = MS21 MS22 MS23 MS24 MS25 MS26 MS27 MS28
M3 = MS31 MS32 MS33 MS34 MS35 MS36 MS37 MS38
M4 = MS41 MS42 MS43 MS44 MS45 MS46 MS47 MS48

按如下规则进行异或运算：
MS11 MS12 MS13 MS14 MS15 MS16 MS17 MS18
XOR） MS21 MS22 MS23 MS24 MS25 MS26 MS27 MS28
---------------------------------------------------
TEMP BLOCK1 = TM11 TM12 TM13 TM14 TM15 TM16 TM17 TM18

然后，进行下一步的运算：
TM11 TM12 TM13 TM14 TM15 TM16 TM17 TM18
XOR） MS31 MS32 MS33 MS34 MS35 MS36 MS37 MS38
---------------------------------------------------
TEMP BLOCK2 = TM21 TM22 TM23 TM24 TM25 TM26 TM27 TM28

再进行下一步的运算：
TM21 TM22 TM23 TM24 TM25 TM26 TM27 TM28
XOR） MS41 MS42 MS43 MS44 MS45 MS46 MS47 MS48
---------------------------------------------------
RESULT BLOCK = TM31 TM32 TM33 TM34 TM35 TM36 TM37 TM38

c) 将异或运算后的最后8个字节（RESULT BLOCK）转换成16 个HEXDECIMAL：
RESULT BLOCK = TM31 TM32 TM33 TM34 TM35 TM36 TM37 TM38
= TM311 TM312 TM321 TM322 TM331 TM332 TM341 TM342 ||
TM351 TM352 TM361 TM362 TM371 TM372 TM381 TM382

d) 取前8 个字节用MAK加密：
ENC BLOCK1 = eMAK（TM311 TM312 TM321 TM322 TM331 TM332 TM341 TM342）
= EN11 EN12 EN13 EN14 EN15 EN16 EN17 EN18

e) 将加密后的结果与后8 个字节异或：
EN11 EN12 EN13 EN14 EN15 EN16 EN17 EN18
XOR） TM351 TM352 TM361 TM362 TM371 TM372 TM381 TM382
------------------------------------------------------------
TEMP BLOCK= TE11 TE12 TE13 TE14 TE15 TE16 TE17 TE18

f) 用异或的结果TEMP BLOCK 再进行一次单倍长密钥算法运算。
ENC BLOCK2 = eMAK（TE11 TE12 TE13 TE14 TE15 TE16 TE17 TE18）
= EN21 EN22 EN23 EN24 EN25 EN26 EN27 EN28

g) 将运算后的结果（ENC BLOCK2）转换成16 个HEXDECIMAL：
ENC BLOCK2 = EN21 EN22 EN23 EN24 EN25 EN26 EN27 EN28
= EM211 EM212 EM221 EM222 EM231 EM232 EM241 EM242 ||
EM251 EM252 EM261 EM262 EM271 EM272 EM281 EM282
示例 ：
ENC RESULT= %H84, %H56, %HB1, %HCD, %H5A, %H3F, %H84, %H84
转换成16 个HEXDECIMAL:
“8456B1CD5A3F8484”
h) 取前8个字节作为MAC值。
取”8456B1CD”为MAC值。

Java代码  

1. 数据报文：  
2. 0x 1234567890ABCDEFABCDEF1234567890   //$body  
3. MAK：2222222222222222  
4. Mac计算：  
5. M1 = 0x 1234567890ABCDEF   
6. M2 = 0x ABCDEF1234567890  
7. M1 Xor M2 结果: 0x B9F9B96AA4FDB57F  
8. 扩展成16字节数据：0x 42394639423936414134464442353746  
9. MAK加密前半部分数据结果：0x 9FDE90A34CF73B2E  
10. 加密结果与后半部分数据异或,结果：0x DEEAD6E70EC20C68  
11. MAK加密异或结果：0x E267B6E21913D339  
12. 扩展成16字节数据：0x45323637423645323139313344333339  
13. Mac：E267B6E2  

php mac

Java代码  

1. public function splitData($hexMacDataSource, $num=16)  
2. {  
3.     $len = 0;  
4.   
5.     $modValue = strlen($hexMacDataSource) % $num;  
6.     if($modValue != 0)  
7.     {  
8.         $hexSrcDataLen = strlen($hexMacDataSource);  
9.         $totalLen = $hexSrcDataLen + ($num - $modValue);  
10.         $hexMacDataSource = str_pad($hexMacDataSource, $totalLen, "0");//16进制右补0  
11.     }  
12.   
13.     $len = strlen($hexMacDataSource) / $num;  
14.     $ds = array();  
15.   
16.     for ($i = 0; $i < $len; $i++)  
17.     {  
18.         if (strlen($hexMacDataSource) >= $num)  
19.         {  
20.             $ds[] = substr($hexMacDataSource,0, $num);  
21.             $hexMacDataSource = substr($hexMacDataSource,$num);  
22.         } else  
23.         {  
24.             throw new Exception("填充的数据非法!",6008);  
25.         }  
26.     }  
27.     return $ds;  
28. }  
29.   
30. public function hexXor($hexStr1 , $hexStr2)  
31. {  
32.     return str_pad(strtoupper(gmp_strval(gmp_xor(gmp_init($hexStr1, 16),gmp_init($hexStr2, 16)), 16)),16,'0',STR_PAD_LEFT);  
33. }  
34.   
35. public function getBodyMac($body)  
36. {  
37.     //拆分MAC数据源，每组16位hex(8 byte())  
38.     $ds = $this->splitData($body);  
39.     $des = "";  
40.     for ($i = 0; $i < count($ds); $i++)  
41.     {  
42.         if ($i == 0)  
43.         {  
44.             $des = $ds[$i];//$ds[$i] 是16进制数  
45.         } else  
46.         {  
47.             $des = $this->hexXor($des, $ds[$i]);  
48.         }  
49.     }  
50.     #异或结果扩展成 16字节 的 hex  
51.     $hexStr16 = $this->encodeHex($des);  
52.     #加密前8字节数据  
53.     $left8  = substr($hexStr16,0,16);  
54.     $right8 = substr($hexStr16,16,16);  
55.     $tmpXor = $this->hexXor($this->encryptByDes($left8,$this->macKey), $right8);  
56.     $bodyMac =  substr($this->encryptByDes($tmpXor,$this->macKey),0,8);  
57.   
58.     return $bodyMac;  
59. }  
60.   
61. public function encodeHex($str)  
62. {  
63.     return strtoupper(bin2hex($str));  
64. }  

#开始4个字节报文长度
$requestBodyLength = intval(trim(substr($request, 0, 4)));
$body = substr($request, 4, $requestBodyLength);
#报文体
$requestBody = substr($body, 0, $requestBodyLength - 8);
#最后8个字节为mac
$requestMac = substr($body, -8);