如何在C/C++中实现AES-128加密算法,并利用CMAC进行消息完整性校验?请提供完整的代码示例。
时间: 2024-10-27 10:18:16 浏览: 67
在C/C++中实现AES-128加密算法及CMAC消息完整性校验,是一项挑战性任务,但通过借助正确的资料和工具,可以高效地完成。《AES-128与CMAC实现及实验报告》将为你提供详尽的理论知识和实验指导,帮助你理解和实现这两种技术。
参考资源链接:[AES-128与CMAC实现及实验报告](https://wenku.csdn.net/doc/6biuq13qtg?spm=1055.2569.3001.10343)
为了在C/C++中实现AES-128加密,你需要执行以下步骤:
1. **密钥生成**:AES-128需要一个128位的密钥,你可以随机生成或者预设一个密钥。
2. **数据填充**:AES加密要求输入数据是128位的倍数,所以如果数据长度不符合要求,需要进行填充。
3. **密钥扩展**:将128位的密钥通过密钥扩展算法扩展为10轮加密所需的11个4字节的子密钥。
4. **加密过程**:使用前面生成的子密钥进行10轮的加密处理,每轮包括SubBytes、ShiftRows、MixColumns和AddRoundKey。
5. **CMAC计算**:在AES加密的基础上,使用CMAC算法来计算消息认证码,以确保消息的完整性。
CMAC算法的实现依赖于AES加密,其过程大致如下:
1. **密钥扩展**:利用与AES加密相同的密钥扩展算法,获得CMAC算法所需的子密钥。
2. **初始化向量**:生成一个128位的随机初始化向量IV。
3. **消息分块**:将消息分块,每块128位。对于最后一块,如果长度不足128位,则需要填充。
4. **MAC计算**:对消息的每个块进行加密,利用K1密钥对第一个块进行加密,对于后续块,将前一个加密块的结果与当前块进行异或操作后加密。最后一块加密的结果即为CMAC值。
以下是使用伪代码的示例,实际编写时需要引入AES和CMAC的具体实现代码,建议使用开源库如OpenSSL来获取这些功能。
```c
#include <openssl/aes.h>
#include <openssl/cmac.h>
// AES-128 加密函数
void aes_128_encrypt(const unsigned char *plaintext, const unsigned char *key, unsigned char *ciphertext) {
AES_KEY aes_key;
AES_set_encrypt_key(key, 128, &aes_key);
AES_encrypt(plaintext, ciphertext, &aes_key);
}
// CMAC 计算函数
void cmac_calculate(const unsigned char *message, size_t message_len, const unsigned char *key, unsigned char *cmac) {
CMAC_CTX *ctx;
ctx = CMAC_CTX_new();
CMAC_Init(ctx, key, 128, EVP_aes_128_cbc(), NULL);
CMAC_Update(ctx, message, message_len);
CMAC_Final(cmac, ctx);
CMAC_CTX_free(ctx);
}
// 主函数示例
int main() {
unsigned char key[16] = { /* 128-bit AES key */ };
unsigned char plaintext[] = { /* 数据 */ };
unsigned char ciphertext[16];
unsigned char cmac[16];
aes_128_encrypt(plaintext, key, ciphertext);
cmac_calculate(plaintext, sizeof(plaintext), key, cmac);
// 输出加密结果和CMAC值
// ...
return 0;
}
```
这段伪代码展示了AES-128加密和CMAC计算的基本流程。实际编码时,需要注意选择合适的库函数,并处理好数据的字节序问题和错误处理。推荐阅读《AES-128与CMAC实现及实验报告》中关于实验步骤和代码的具体介绍,这将帮助你更准确地实现加密和认证过程,并加深对整个机制的理解。
参考资源链接:[AES-128与CMAC实现及实验报告](https://wenku.csdn.net/doc/6biuq13qtg?spm=1055.2569.3001.10343)
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