C++实现AES 128位加密算法详解

"本资源提供了一个AES（高级加密标准）的C++实现，专为128位密钥设计。AES是一种广泛使用的对称加密算法，它采用了分组密码体制，将明文分为128位（16字节）一组进行加密。实现包括了AES算法的核心组件，如密钥扩展、轮函数（Round和InvRound）、置换（SubBytes和InvSubBytes）、行移位（ShiftRows和InvShiftRows）、混合列（MixColumns和InvMixColumns），以及S-Box和其逆S-Box的构建。加密和解密过程分别通过EncryptionProcess和DecryptionProcess方法执行，KeyExpansion用于生成轮密钥，而GFMultplyByte和GFMultplyBytesMatrix则涉及到有限域的乘法运算。 AES算法的关键步骤概述如下： 1. **初始化**：初始化向量（IV）设置为plainText数组，存储明文，state数组用于临时存储处理过程中的数据，cipherKey存储用户提供的128位密钥，roundKey数组用于存储不同轮次的密钥扩展结果。 2. **密钥扩展**（KeyExpansion）：使用特定的公式从原始密钥扩展出所有轮密钥，确保每一轮的加密操作都有不同的密钥。 3. **轮函数**：AES算法由多个轮组成，每个轮都包含四个主要操作：SubBytes（替换）、ShiftRows（行移位）、MixColumns（列混淆）以及添加轮密钥（AddRoundKey）。这些操作按照特定顺序执行，形成一个迭代的过程。 - **SubBytes**：通过对S-Box应用非线性变换，使得密钥对输入的数据进行混淆。 - **ShiftRows**：改变数据的排列方式，增加混淆度。 - **MixColumns**：利用GF（2^8）上的矩阵乘法，进一步混淆数据。 - **AddRoundKey**：在每轮结束时，将轮密钥与当前状态相加，以保护后续轮次的安全。 4. **初始状态**：在加密或解密开始时，调用InitialState函数设置初始的明文或密文状态。 5. **最终轮**：在轮函数处理完成后，可能需要进行FinalRound和InvFinalRound操作，这两个特殊轮的处理方式有所不同。 6. **加密和解密**：用户可以通过调用Cipher方法，传入明文、密钥和密钥大小，获得加密后的密文，或者通过传入密文和密钥进行解密。 7. **构建SBox和InvSBox**：S-Box是AES算法的重要组成部分，用于实现非线性变换，其逆SBox用于解密过程中的逆变换。 整个实现注重了算法核心部分的细节处理，并提供了必要的加密和解密入口，适合用于教学、研究或小规模项目中。然而，由于只支持128位密钥，对于其他密钥长度的应用场景，可能需要进行相应的调整。"