C语言实现AES加密算法及其实现细节

AES (Advanced Encryption Standard) 是一种高级加密标准，由美国国家安全局（NSA）在1997年提出，后成为国际公认的加密算法，用于保护数据传输的安全性。本文档提供了AES加密算法的C语言实现代码，包括几个关键组件的定义。 首先，代码引入了必要的库文件，如`stdio.h`用于输入输出操作，`memory.h`可能涉及到内存管理，`time.h`可能用于时间戳的生成，以及`stdlib.h`用于标准库函数。 1. **初始化置换表 (IP) 和逆初始化置换表 (IP^-1)**: - IP表是AES的第一轮和最后一轮的置换操作，它将128位的数据分为16个32位的块，并按照特定顺序进行交换。 - IP^-1表则是IP操作的逆过程，用于解密时恢复原始数据。 2. **扩充置换表 (E)**: - E表在AES的轮变换过程中起到扩展数据的作用，将16位的字扩展到48位，增加了加密的复杂度。 3. **置换函数 P**: - P表在轮变换中用于混淆，通过特定的偏移和索引操作改变数据的排列。 4. **S盒 (Substitution Box)**: - S盒是AES的核心部分，共有8个，每个盒子里有16个不同的值。这些值定义了非线性的加密行为，使得AES算法更难被破解。S盒中的每个元素是一个4x4矩阵，用于替换输入的32位字节。 文章接下来会详细展示如何使用这些表格来执行AES算法的加密和解密过程，包括以下几个步骤： - **数据预处理**: 包括字节填充、块分割、IP操作等。 - **轮变换**: 包括替代、旋转、XOR等步骤，共进行10到14轮，取决于密钥的长度。 - **密码分组**: 将明文分为16字节的块进行处理。 - **密钥扩展**: 如果使用的不是128位的标准密钥，需要进行扩展以适应不同的轮数。 - **最后的IP和密钥混合**: 在最后的轮之后，再进行一次IP和密钥的混合，完成加密过程。 - **解密过程**: 类似于加密，但使用逆操作来还原数据。 通过这个C语言实现，开发者可以了解到AES算法的具体实现细节，适用于那些需要在C语言环境中进行加密和解密操作的场景，如网络通信、存储安全或加密软件开发。学习和理解这个代码对于理解和实践AES算法至关重要。