AES加解密C语言实现及算法详解

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该资源提供了一个使用C语言实现的AES(高级加密标准)算法的代码示例。AES是一种广泛使用的对称加密算法,其特点是密钥长度可变,支持128、192和256位,数据块大小固定为128位。在2000年,NIST(美国国家标准与技术研究所)选择了由Joan Daemen和Vincent Rijmen提出的RIJNDAEL算法作为AES的标准。 代码中定义了一个`aes_context`结构体,用于存储加密和解密的轮密钥(`erk`和`drk`)以及轮数(`nr`)。此外,还定义了与AES操作相关的多项式运算,如右移(`ROTR8`)、线性扩展(`XTIME`)和乘法运算(`MUL`)。 代码中包含了一系列预计算的表,如正向S盒(`FSb`)、T0-T3表,逆向S盒(`RSb`)、RT0-RT3表以及轮常量(`RCON`)。这些表在AES加密过程中用于非线性变换,以增加密码的安全性。在实际应用中,这些表可以预先计算并存储,以提高加密速度。如果没有定义`FIXED_TABLES`,则会在程序首次运行时生成这些表。 在没有预计算表的情况下,`aes_gen_tables()`函数用于生成这些必要的表。这个函数会计算GF(2^8)上的指数(`pow`)和对数(`log`)表,这是AES中的伽罗华域运算的基础。接着,函数会填充S盒、T盒和RCON表,这些都是AES加密和解密过程中的核心元素。 AES的加密过程通常分为以下几个步骤: 1. 关键扩展:将用户提供的密钥扩展成多轮所需的密钥序列。 2. 字节代换:使用S盒将明文的每个字节替换为其S盒值。 3. 行移位:按行进行字节的循环左移。 4. 列混淆:使用线性变换(如乘以特定矩阵)改变列中的字节。 5. 轮密钥加:将轮密钥添加到当前状态矩阵中。 这些步骤在加密过程中重复多次,最后一轮省略列混淆步骤。 解密过程是加密过程的逆操作,主要区别在于使用了逆向S盒和逆向线性变换,并在每轮中使用解密轮密钥。 通过这个C语言代码,开发者可以了解AES算法的基本工作原理,并将其集成到自己的项目中,实现数据的安全加密和解密。