AES加密解密源码及算法详解资料。

2019-12-09 20:03发布

一份非常不错的AES加密解密原理及算法学习的资料。所附源码经本人实测,完全无误。并且可移植性强,可移植到任意平台运行,从而为系统添加AES加密解密的功能。
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71条回答
BS_good200xy
2019-12-14 15:48
AES(Rijndael算法)
Rijndael算法首先是一个密钥分组加密的算法,通过置换(permutations )和替换(substitutions)迭代加密,进过多轮操作形成密文。AES算是Rijndael算法的一种特殊实现,选的分组为128bit(16字节),密钥可以使用128、192 和 256bit三种。
分组
上面已经说了AES分组为16个字节,下面说说他的排列,其实就是一个4x4的矩阵,不过要注意是竖着排的。
AES原文:a1a2a3a4 a5a6a7a8 a9a10a11a12 a13a14a15a16...
a1    a5    a9    a13
a2    a6    a10  a14
a3    a7    a11  a15
a4    a8    a12  a16
密钥
AES的密钥虽然有三种,但是并不意味着这三种密钥的AES差异很大,相反加密过程其实完全一样,只是种子密钥是128,192,256bit三种而已。密钥在AES与分组数据并没有做非常复杂的变化,其实只是简单的&(与)操作而已。不过又因为AES算法有很多轮,所有单单的种子密钥是不够的,所有AES有自己的扩展密钥的方法。还要提一下,密钥扩展后也是竖着排成方阵的。
key:k1k2k3k4 k5k6k7k8 k9k10k11k12 k13k14k15k16...
k1    k5    k9    k13
k2    k6    k10  k14
k3    k7    k11  k15
k4    k8    k12  k16
轮数
轮数主要跟种子密钥长度有关。
一般习惯用Nk表示密钥所含的数据字数,一字表示32bit,也就是4字节,也就是一竖排。
128,192,256bit对应Nk=4,6,8
一般习惯用Nr表示轮数
Nr = Nk+6也就是10,12,14
密钥扩展(KeyExpansion)
对与密钥扩展其实只要关心两点:一是扩展成多长,这个其实跟加密过程有关,暂时只要知道密钥总长度为(分组大小=16个字节)*(Nr+1),也就是4*(Nr+1)字,下面讲过程的时候就会明白为什么要这么长。二是密钥扩展的算法,密钥的算法其实比较复杂,但是却不难理解。
注:Nk密钥字数,字为4字节也就是一竖排。
算法步骤如下:
Nk ≤ 6 的密钥扩展
1)最前面的 Nk 个字是由种子密钥填充的。
2)之后的每一个字 W[j] 等于前面的字 W[j-1] 的与 Nk 个位置之前的字 W[j-Nk]的异或。
3)而且对于 Nk 的整数倍的位置处的字,在异或之前,对 W[j-1] 的进行如下变换:
      .字节的循环移位 RotByte->即当输入字为 (a,b,c,d) 时,输出字为 (b , c, d, a )
      .用 S 盒进行变换次位元组
      .异或轮常数 Rcon[i/Nk]
伪代码
KeyExpansion (byteKey[4*Nk] , W[Nb*(Nr+1)])
{
    for (i =0; i < Nk; i ++)
        W[i]=(Key[4* i],Key[4* i +1],Key[4* i +2],Key[4* i +3] );
//扩展密钥的前面4个字由种子密钥组成

    for (i =Nk; i <Nb*(Nr+1); i ++)
    {
        temp=W[i-1];
        if (i % Nk= =0)            
   temp=SubByte (RotByte (temp))^Rcon[i /Nk];
        //i是NK的整数倍是要特殊处理
       W[i]=W[i-Nk]^ temp;
    }
}
Nk > 6 的密钥扩展
KeyExpansion (byte  Key[4*Nk] , W[Nb*(Nr+1)])
{
        for (i=0; i < Nk; i ++)
        W[i]=(Key[4* i], Key[4* i +1], Key[4* i +2], Key[4* i +3] );
 //扩展密钥的前面4个字由种子密钥组成
for (i =Nk; i <Nb*(Nr+1); i ++)
    {
        temp=W[i -1];
        if (i % Nk= =0)
            temp=SubByte (RotByte (temp))^Rcon[i /Nk];
    //i是NK的整数倍是要特殊处理
         else if (i % Nk==4)
                 temp=SubByte (temp);
     //i是4的整数倍是要特殊处理
        W[i]=W[i - Nk]^ temp;
    }
}
异或轮常数 Rcon[i/Nk] :Rcon[i/Nk]=(RC[i/Nk]],’00’,’00’,’00’)(i一定会大于Nk)
                                          RC[1]=‘01’
                                          RC[x]=2⊙RC[x-1]
(其实我也不懂Rcon,不过有人已经算好了如下
RC[1]=(01, 00, 00, 00),
RC[2]=(02, 00, 00, 00),
RC[3]=(04, 00, 00, 00),
RC[4]=(08, 00, 00, 00),
RC[5]=(10, 00, 00, 00),
RC[6]=(20, 00, 00, 00),
RC[7]=(40, 00, 00, 00),
RC[8]=(80, 00, 00, 00),
RC[9]=(1b, 00, 00, 00),
RC[10]=(36, 00, 00, 00))

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