AES128加密算法和CMAC模式中的消息需要填充吗

在AES128加密算法中，如果输入数据的长度不是16字节的整数倍，那么就需要进行填充。通常采用的是PKCS#7填充方式，即填充的字节的值等于需要填充的字节数。比如，如果需要填充5个字节，那么填充的字节的值就是5。

在CMAC模式中，消息长度不需要进行填充。CMAC算法会自动处理不足16字节的消息，并且在计算MAC时，会自动进行消息长度的填充。这个填充过程通常是通过在消息末尾添加一个单独的数据块来完成的。因此，无论消息长度是否是16字节的整数倍，CMAC算法都可以正常工作。

相关问题

AES128CMAC算法

AES128CMAC算法是一种基于AES算法的消息认证码算法，它可以在保证消息完整性的同时，防止篡改和重放攻击。具体实现方式是对消息进行AES加密，并通过CMAC（Cipher-based MAC）算法生成一个固定长度的校验值。

具体步骤如下：
1. 对消息进行填充，使其长度是AES分组长度的整数倍（通常是16字节）。
2. 将填充后的消息分组，最后一组不足一个分组长度则需要填充。
3. 初始化一个空的128位缓冲区，并使用AES算法加密第一个分组得到结果。将此结果作为下一次AES加密的输入。
4. 对接下来的所有分组使用AES算法进行加密，并将结果与前面得到的结果异或，得到最终的校验值。

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。

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。

#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)