128位AES算法加密、解密⽂件流程及C语⾔实现前⾔ AES加密算法根据密钥长度不同可分为128位，192位和256位，下⾯主要介绍128位对称AES算法的实现。
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AES算法流程
AES加密算法主要步骤有：
轮密钥加：AddRoundKey
⾏移位： ShiftRow
列混肴： MixColumns内红瞄准镜
步骤详解及实现代码
我们⽤
明⽂：0123456789abcdeffedcba9876543210
密钥：0f1571c947d9e8590cb7add6af7f6798
密⽂：ff0b844a0853bf7c6934ab4364148fb9
来演⽰。
将待加密/解密的输⼊转换成4x4矩阵，记为state; 1.字节替代
字节替代作⽤是将state矩阵的数据替换为S盒中的数据，state矩阵中每个元素的第⼀位作为S盒的⾏索引，第⼆位作为S盒的列索引。将获取到的S盒中的值赋给state矩阵。
例如：state中某⼀元素为ab，则⽤S盒中第a⾏第b列的数据0x62替换0xab。
过字节替代后变为
S盒数据：
单元测试流程逆字节替代就是⽤逆S盒来替换state矩阵中的数据，替换⽅法和字节替代⼀致。
逆S盒数据：
代码：
void subBytes(int a[4][4], int encode){
// encode 为1 代表字节替代，为0代表逆向字节替代 for (int i = 0; i < 4; ++i) {
for (int j = 0; j < 4; ++j) {
int temp = a[i][j];
int row = temp / 16;
int column = temp % 16;
if (encode)
a[i][j] = S_BOX[row][column];
else
a[i][j] = INVERSE_S_BOX[row][column];
}
}
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}
2.⾏移位
⾏移位操作是将矩阵的第k⾏循环左移k-1位。
经过⾏移位后变成
逆向⾏移位就是将矩阵的第k⾏循环右移k-1位。
代码：
void shiftRows(int a[4][4], int encode){
//encode 为1代表⾏移位，为0代表逆向⾏移位
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
平行流冷凝器for (int j = 0; j < i; ++j) {
if (encode) {
int temp = a[i][0];
a[i][0] = a[i][1];
a[i][1] = a[i][2];
a[i][2] = a[i][3];
a[i][3] = temp;
} else{
int temp = a[i][3];
a[i][3] = a[i][2];
a[i][2] = a[i][1];
a[i][1] = a[i][0];
a[i][0] = temp;
}
}
}
}
3.列混肴
对于任意正整数c，都有，再结合aes中的加法规则，便可得出任意两个数相乘的结果。
例如：
列混淆变换是⽤⼀个常数矩阵去乘以矩阵state来得到新的state矩阵：
逆向列混淆使⽤另⼀个常数矩阵去乘以矩阵state来得到新的state矩阵：
代码：
void mixColumns(int a[4][4], int encode){
//encode 为1代表列混淆，为0代表逆向列混淆
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
int temp0 = a[0][i];
int temp1 = a[1][i];
int temp2 = a[2][i];
int temp3 = a[3][i];
if (encode) {
a[0][i] = aes_multiple(temp0, 2) ^ aes_multiple(temp1, 3) ^ temp2 ^ temp3;
a[1][i] = temp0 ^ (aes_multiple(temp1, 2)) ^ (temp2 ^ aes_multiple(temp2, 2)) ^ temp3;
a[2][i] = temp0 ^ temp1 ^ (aes_multiple(temp2, 2)) ^ (temp3 ^ aes_multiple(temp3, 2));
a[3][i] = temp0 ^ (aes_multiple(temp0, 2)) ^ temp1 ^ temp2 ^ aes_multiple(temp3, 2);
}else{
a[0][i] = aes_multiple(temp0, 14) ^ aes_multiple(temp1, 11) ^ aes_multiple(temp2, 13) ^ aes_multiple
(temp3, 9); a[1][i] = aes_multiple(temp0, 9) ^ aes_multiple(temp1, 14) ^ aes_multiple(temp2, 11) ^ aes_multiple(temp3, 13); a[2][i] = aes_multiple(temp0, 13) ^ aes_multiple(temp1, 9) ^ aes_multiple(temp2, 14) ^ aes_multiple(temp3, 11); a[3][i] = aes_multiple(temp0, 11) ^ aes_multiple(temp1, 13) ^ aes_multiple(temp2, 9) ^ aes_multiple(temp3, 14); }
}
}
//AES乘法计算
int aes_multiple(int a, int le){
int thr = le & 0x8;
int sec = le & 0x4;
int fir = le & 0x2;
消防管道防冻int fir_mod = le % 2;
int result = 0;
if (thr){
int b = a;
for (int i = 1; i <=3 ; ++i) {
b = b<<1;
if (b >= 256)
b = b ^ 0x11b;
}
b = b % 256;
result = result ^ b;
}
if (sec){
int b = a;
for (int i = 1; i <=2 ; ++i) {
b = b<<1;
if (b >= 256)
b = b ^ 0x11b;
}
b = b % 256;
result = result ^ b;
}
if (fir){
int b = a << 1;
if (b >= 256)
b = b ^ 0x11b;
b = b % 256;
result = result ^ b;
}
if (fir_mod)
result = result ^ a;
return result;
}
4.密钥扩展
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