C语言实现AES加密算法与详细注解

AES (Advanced Encryption Standard) 是一种高级数据加密标准，由美国国家安全局 (NSA) 提出并在1997年公开，后来成为世界上最广泛使用的对称密钥加密算法之一。本文档提供了一个使用C语言实现AES加密算法的代码示例，包括关键部分如初始化向量 (IV)、密钥扩展、轮函数 (Round Function) 和替换步骤。 首先，代码包含了几个必要的头文件，如`stdio.h`、`memory.h`、`time.h`和`stdlib.h`，这些用于基本输入输出、内存管理、时间处理以及系统库调用。定义了一些常量，例如文件打开错误码，以及数据类型`ElemType`，通常用于表示加密操作中的字符元素。 加密过程的核心是AES的四个主要步骤： 1. **初始置换** (Initial Permutation, IP): 代码定义了两个表格，`IP_Table`和`IP_1_Table`，分别用于数据的输入和输出置换，这是AES算法的第一步，将128位的数据块分为16字节，并进行初步打乱。 2. **扩展置换** (Expansion Permutation, E): 这里定义了`E_Table`，它将16字节的输入扩展到48字节，增加了更多的混淆元素，提高加密的强度。 3. **轮函数** (Round Function): 由多个子步骤组成，主要包括替代（Substitution, S）和混洗（Permutation, P）。替代步骤通过S盒（即`S`数组，包含了16个32位的S盒，每个S盒处理4位数据）来混淆数据，而混洗步骤则使用`P_Table`来调整数据的顺序。在C代码中，这两个操作分别应用于扩展后的数据。 4. **密钥扩展** (Key Expansion): AES算法需要将初始128位的密钥扩展到多个轮次所需的密钥值，这个过程涉及一系列复杂的计算，这里没有直接展示，但这是AES加密过程中一个重要的步骤。 值得注意的是，AES算法支持不同的密钥长度（128位、192位和256位），以及三种不同模式：电子密码本模式 (ECB)、CBC模式（Cipher Block Chaining）和CTR模式等。文档中的代码可能只展示了最基础的加密流程，实际应用中还需要配合适当的模式和填充方案。 总结来说，这段C语言代码提供了AES加密算法的入门级实现，适合初学者理解AES的工作原理并进行实践。在实际开发中，为了保证安全性，除了实现加密代码，还需要考虑安全的密钥管理和正确处理错误情况。