AES加密/解密算法实现(C)
一、aes.h
#ifndef _AES_H
#define _AES_H
/****************************************************************************
* Include Files
*****************************************************************************/
/*****************************************************************************
* Define
******************************************************************************/
//以bit为单位的密钥长度，只能为 128，192 和 256 三种
#define AES_KEY_LENGTH128
//加解密模式
#define AES_MODE_ECB0// 电子密码本模式
#define AES_MODE_CBC1// 密码分组链接模式
#define AES_MODEAES_MODE_ECB// 配置加密模式
/*****************************************************************************
* Functions Define
******************************************************************************/
/******************************************************************************
//函数名：AES_Init
//描述：初始化，在此执行扩展密钥操作。
//输入参数：pKey -- 原始密钥，其长度必须为 AES_KEY_LENGTH/8 字节。
//输出参数：无。
//返回值：无。
******************************************************************************/
extern void AES_Init(const void *pKey);
/******************************************************************************
//函数名：AES_Encrypt
//描述：加密数据
//输入参数：pPlainText-- 明文，即需加密的数据，其长度为nDataLen字节。
//nDataLen-- 数据长度，以字节为单位，必须为AES_KEY_LENGTH/8的整倍数。
//pIV-- 初始化向量，如果使用ECB模式，可设为NULL。
//输出参数：pCipherText-- 密文，即由明文加密后的数据，可以与pPlainText相同。
//返回值：无。
******************************************************************************/
void AES_Encrypt(const unsigned char *pPlainText, unsigned char *pCipherText,
unsigned int nDataLen, const unsigned char *pIV);
/******************************************************************************
//函数名：AES_Decrypt
//描述：解密数据
//输入参数：pCipherText -- 密文，即需解密的数据，其长度为nDataLen字节。
//nDataLen-- 数据长度，以字节为单位，必须为AES_KEY_LENGTH/8的整倍数。
//pIV-- 初始化向量，如果使用ECB模式，可设为NULL。
//输出参数：pPlainText -- 明文，即由密文解密后的数据，可以与pCipherText相同。
//返回值：无。
******************************************************************************/
void AES_Decrypt(unsigned char *pPlainText, const unsigned char *pCipherText,
unsigned int nDataLen, const unsigned char *pIV);
/*****************************************************************************
//函数名：AES_add_pkcs7Padding
//描述：PKCS7Padding填充补齐
//输入参数：input -- 后面最多预留16个字节空间用于存放填充值
//len -- 数据的长度
//输出参数：input -- 添加填充码后的数据
//返回值：填充后的长度
*****************************************************************************/
unsigned int AES_add_pkcs7Padding(unsigned char *input, unsigned int len);
/*****************************************************************************
//函数名：AES_delete_pkcs7Padding
//描述：PKCS7Padding填充密文解密后剔除填充值
//输入参数：input -- 解密后的数据
//len -- 数据的长度
//输出参数：input -- 删除填充码后的数据
//返回值：删除后的实际有效数据长度，为0表示传入的数据异常
*****************************************************************************/
unsigned int AES_delete_pkcs7Padding(unsigned char *input, unsigned int len);
#endif /* _AES_H */
2. aes.c
/****************************************************************************
* Include Files
*****************************************************************************/
#include "aes.h"
/*****************************************************************************
* Define
******************************************************************************/
#define Nk(AES_KEY_LENGTH / 32)//以“字”（4字节）为单位的密钥长度
#define Nb4// 以“字”（4字节）为单位的加解密数据块大小，固定为4
// Nr：加密的轮数
#if AES_KEY_LENGTH == 128
#define Nr10
#elif AES_KEY_LENGTH == 192
#define Nr12
#elif AES_KEY_LENGTH == 256
#define Nr14
#else
#error AES_KEY_LENGTH must be 128, 192 or 256
#endif
// GF(28) 多项式
#define BPOLY 0x1B // Lower 8 BOOLs of (x^8 + x^4 + x^3 + x + 1), ie. (x^4 + x^3 + x + 1).
/*****************************************************************************
* Local variable
*****************************************************************************/
// AES子密钥表，当密钥长度为128位时，占用176字节空间
static unsigned char g_roundKeyTable[4*Nb*(Nr+1)];
// 加密用的SBox
static const unsigned char SBox[256] =
{
0x63, 0x7c, 0x77, 0x7b, 0xf2, 0x6b, 0x6f, 0xc5, 0x30, 0x01, 0x67, 0x2b, 0xfe, 0xd7, 0xab, 0x76,
0xca, 0x82, 0xc9, 0x7d, 0xfa, 0x59, 0x47, 0xf0, 0xad, 0xd4, 0xa2, 0xaf, 0x9c, 0xa4, 0x72, 0xc0,
0xb7, 0xfd, 0x93, 0x26, 0x36, 0x3f, 0xf7, 0xcc, 0x34, 0xa5, 0xe5, 0xf1, 0x71, 0xd8, 0x31, 0x15,
0x04, 0xc7, 0x23, 0xc3, 0x18, 0x96, 0x05, 0x9a, 0x07, 0x12, 0x80, 0xe2, 0xeb, 0x27, 0xb2, 0x75,
0x09, 0x83, 0x2c, 0x1a, 0x1b, 0x6e, 0x5a, 0xa0, 0x52, 0x3b, 0xd6, 0xb3, 0x29, 0xe3, 0x2f, 0x84,
0x53, 0xd1, 0x00, 0xed, 0x20, 0xfc, 0xb1, 0x5b, 0x6a, 0xcb, 0xbe, 0x39, 0x4a, 0x4c, 0x58, 0xcf,
0xd0, 0xef, 0xaa, 0xfb, 0x43, 0x4d, 0x33, 0x85, 0x45, 0xf9, 0x02, 0x7f, 0x50, 0x3c, 0x9f, 0xa8,
0x51, 0xa3, 0x40, 0x8f, 0x92, 0x9d, 0x38, 0xf5, 0xbc, 0xb6, 0xda, 0x21, 0x10, 0xff, 0xf3, 0xd2,
0xcd, 0x0c, 0x13, 0xec, 0x5f, 0x97, 0x44, 0x17, 0xc4, 0xa7, 0x7e, 0x3d, 0x64, 0x5d, 0x19, 0x73,
0x60, 0x81, 0x4f, 0xdc, 0x22, 0x2a, 0x90, 0x88, 0x46, 0xee, 0xb8, 0x14, 0xde, 0x5e, 0x0b, 0xdb,
0xe0, 0x32, 0x3a, 0x0a, 0x49, 0x06, 0x24, 0x5c, 0xc2, 0xd3, 0xac, 0x62, 0x91, 0x95, 0xe4, 0x79,
0xe7, 0xc8, 0x37, 0x6d, 0x8d, 0xd5, 0x4e, 0xa9, 0x6c, 0x56, 0xf4, 0xea, 0x65, 0x7a, 0xae, 0x08,
0xba, 0x78, 0x25, 0x2e, 0x1c, 0xa6, 0xb4, 0xc6, 0xe8, 0xdd, 0x74, 0x1f, 0x4b, 0xbd, 0x8b, 0x8a,
0x70, 0x3e, 0xb5, 0x66, 0x48, 0x03, 0xf6, 0x0e, 0x61, 0x35, 0x57, 0xb9, 0x86, 0xc1, 0x1d, 0x9e,
0xe1, 0xf8, 0x98, 0x11, 0x69, 0xd9, 0x8e, 0x94, 0x9b, 0x1e, 0x87, 0xe9, 0xce, 0x55, 0x28, 0xdf,
0x8c, 0xa1, 0x89, 0x0d, 0xbf, 0xe6, 0x42, 0x68, 0x41, 0x99, 0x2d, 0x0f, 0xb0, 0x54, 0xbb, 0x16
};
// 解密用的SBox
static const unsigned char InvSBox[256] =
{
0x52, 0x09, 0x6a, 0xd5, 0x30, 0x36, 0xa5, 0x38, 0xbf, 0x40, 0xa3, 0x9e, 0x81, 0xf3, 0xd7, 0xfb,
0x7c, 0xe3, 0x39, 0x82, 0x9b, 0x2f, 0xff, 0x87, 0x34, 0x8e, 0x43, 0x44, 0xc4, 0xde, 0xe9, 0xcb,
0x54, 0x7b, 0x94, 0x32, 0xa6, 0xc2, 0x23, 0x3d, 0xee, 0x4c, 0x95, 0x0b, 0x42, 0xfa, 0xc3, 0x4e,
0x08, 0x2e, 0xa1, 0x66, 0x28, 0xd9, 0x24, 0xb2, 0x76, 0x5b, 0xa2, 0x49, 0x6d, 0x8b, 0xd1, 0x25,
0x72, 0xf8, 0xf6, 0x64, 0x86, 0x68, 0x98, 0x16, 0xd4, 0xa4, 0x5c, 0xcc, 0x5d, 0x65, 0xb6, 0x92,
0x6c, 0x70, 0x48, 0x50, 0xfd, 0xed, 0xb9, 0xda, 0x5e, 0x15, 0x46, 0x57, 0xa7, 0x8d, 0x9d, 0x84,
0x90, 0xd8, 0xab, 0x00, 0x8c, 0xbc, 0xd3, 0x0a, 0xf7, 0xe4, 0x58, 0x05, 0xb8, 0xb3, 0x45, 0x06,
0xd0, 0x2c, 0x1e, 0x8f, 0xca, 0x3f, 0x0f, 0x02, 0xc1, 0xaf, 0xbd, 0x03, 0x01, 0x13, 0x8a, 0x6b,
0x3a, 0x91, 0x11, 0x41, 0x4f, 0x67, 0xdc, 0xea, 0x97, 0xf2, 0xcf, 0xce, 0xf0, 0xb4, 0xe6, 0x73,
0x96, 0xac, 0x74, 0x22, 0xe7, 0xad, 0x35, 0x85, 0xe2, 0xf9, 0x37, 0xe8, 0x1c, 0x75, 0xdf, 0x6e,
0x47, 0xf1, 0x1a, 0x71, 0x1d, 0x29, 0xc5, 0x89, 0x6f, 0xb7, 0x62, 0x0e, 0xaa, 0x18, 0xbe, 0x1b,
0xfc, 0x56, 0x3e, 0x4b, 0xc6, 0xd2, 0x79, 0x20, 0x9a, 0xdb, 0xc0, 0xfe, 0x78, 0xcd, 0x5a, 0xf4,
0x1f, 0xdd, 0xa8, 0x33, 0x88, 0x07, 0xc7, 0x31, 0xb1, 0x12, 0x10, 0x59, 0x27, 0x80, 0xec, 0x5f,
0x60, 0x51, 0x7f, 0xa9, 0x19, 0xb5, 0x4a, 0x0d, 0x2d, 0xe5, 0x7a, 0x9f, 0x93, 0xc9, 0x9c, 0xef,
0xa0, 0xe0, 0x3b, 0x4d, 0xae, 0x2a, 0xf5, 0xb0, 0xc8, 0xeb, 0xbb, 0x3c, 0x83, 0x53, 0x99, 0x61,
0x17, 0x2b, 0x04, 0x7e, 0xba, 0x77, 0xd6, 0x26, 0xe1, 0x69, 0x14, 0x63, 0x55, 0x21, 0x0c, 0x7d
};
/*****************************************************************************
* Local Functions
******************************************************************************/
/*****************************************************************************
//函数名：RotationWord
//描述：对一个“字”数据进行循环右移。
//输入参数：pWord -- 要右移的4字节数据。
//输出参数：pWord -- 右移后的4字节数据。
//返回值： 无。
*****************************************************************************/
static void RotationWord(unsigned char *pWord)
{
unsigned char temp = pWord[0];
pWord[0] = pWord[1];
pWord[1] = pWord[2];
pWord[2] = pWord[3];
pWord[3] = temp;
}
/*****************************************************************************
//函数名：XorBytes
//描述：批量异或两组数据。
//输入参数：pData1 -- 要异或的第一组数据。
//pData1 -- 要异或的第二组数据。
//nCount -- 要异或的数据长度。
//输出参数：pData1 -- 异或后的结果。
//返回值： 无。
*****************************************************************************/
static void XorBytes(unsigned char *pData1, const unsigned char *pData2, unsigned char nCount)
{
unsigned char i;
for(i = 0; i < nCount; i++)
{
pData1[i] ^= pData2[i];
}
}
/*****************************************************************************
//函数名：AddRoundKey
//描述：把 中间状态数据 加上（异或）子密钥，数据长度为16字节。
//输入参数：pState -- 状态数据。
//pRoundKey -- 子密钥数据。
//输出参数：pState -- 加上子密钥后的状态数据。
//返回值：无。
*****************************************************************************/
static void AddRoundKey(unsigned char *pState, const unsigned char *pRoundKey)
{
XorBytes(pState, pRoundKey, 4 * Nb);
}
// AddRoundKey的宏形式，比函数形式可以节省4字节的data数据
//#define AddRoundKey(pState, pRoundKey) \
//XorBytes((pState), (pRoundKey), 4*Nb)
/*****************************************************************************
//函数名：SubBytes
//描述：通过S盒子置换状态数据。
//输入参数：pState-- 状态数据。
//nCount -- 状态数据长度。
//bInvert-- 是否使用反向S盒子（解密时使用）。
//输出参数：pState-- 置换后的状态数据。
//返回值：无。
*****************************************************************************/
static void SubBytes(unsigned char *pState, unsigned char nCount, unsigned char bInvert)
{
unsigned char i;
const unsigned char *pSBox = bInvert ? InvSBox : SBox;
for(i = 0; i < nCount; i++)
{
pState[i] = pSBox[pState[i]];
}
}
/*****************************************************************************
//函数名：ShiftRows
//描述：把状态数据移行。
//输入参数：pState-- 状态数据。
//bInvert-- 是否反向移行（解密时使用）。
//输出参数：pState-- 移行后的状态数据。
//返回值：无。
*****************************************************************************/
static void ShiftRows(unsigned char *pState, unsigned char bInvert)
{
// 注意：状态数据以列形式存放！
unsigned char r;// row， 行
unsigned char c;// column，列
unsigned char temp;
unsigned char rowData[4];
for(r = 1; r < 4; r++)
{
// 备份一行数据
for(c = 0; c < 4; c++)
{
rowData[c] = pState[r + 4*c];
}
temp = bInvert ? (4 - r) : r;
for(c = 0; c < 4; c++)
{
pState[r + 4*c] = rowData[(c + temp) % 4];
}
}
}
/*****************************************************************************
//函数名：GfMultBy02
//描述：在GF(28)域的 乘2 运算。
//输入参数：num-- 乘数。
//输出参数：无。
//返回值：num乘以2的结果。
*****************************************************************************/
static unsigned char GfMultBy02(unsigned char num)
{
if((num & 0x80) == 0)
{
num = num << 1;
}
else
{
num = (num << 1) ^ BPOLY;
}
return num;
}
/*****************************************************************************
//函数名：MixColumns
//描述：混合状态各列数据。
//输入参数：pState-- 状态数据。
//bInvert-- 是否反向混合（解密时使用）。
//输出参数：pState-- 混合列后的状态数据。
//返回值：无。
*****************************************************************************/
static void MixColumns(unsigned char *pState, unsigned char bInvert)
{
unsigned char i;
unsigned char temp;
unsigned char a0Pa2_M4;// 4(a0 + a2)
unsigned char a1Pa3_M4;// 4(a1 + a3)
unsigned char result[4];
for(i = 0; i < 4; i++, pState += 4)
{
temp = pState[0] ^ pState[1] ^ pState[2] ^ pState[3];
result[0] = temp ^ pState[0] ^ GfMultBy02((unsigned char)(pState[0] ^ pState[1]));
result[1] = temp ^ pState[1] ^ GfMultBy02((unsigned char)(pState[1] ^ pState[2]));
result[2] = temp ^ pState[2] ^ GfMultBy02((unsigned char)(pState[2] ^ pState[3]));
result[3] = temp ^ pState[3] ^ GfMultBy02((unsigned char)(pState[3] ^ pState[0]));
if(bInvert)
{
a0Pa2_M4 = GfMultBy02(GfMultBy02((unsigned char)(pState[0] ^ pState[2])));
a1Pa3_M4 = GfMultBy02(GfMultBy02((unsigned char)(pState[1] ^ pState[3])));
temp = GfMultBy02((unsigned char)(a0Pa2_M4 ^ a1Pa3_M4));
result[0] ^= temp ^ a0Pa2_M4;
result[1] ^= temp ^ a1Pa3_M4;
result[2] ^= temp ^ a0Pa2_M4;
result[3] ^= temp ^ a1Pa3_M4;
}
memcpy(pState, result, 4);
}
}
/*****************************************************************************
//函数名：BlockEncrypt
//描述：对单块数据加密。
//输入参数：pState -- 状态数据。
//输出参数：pState -- 加密后的状态数据。
//返回值：无。
*****************************************************************************/
static void BlockEncrypt(unsigned char *pState)
{
unsigned char i;
AddRoundKey(pState, g_roundKeyTable);
for(i = 1; i <= Nr; i++)// i = [1, Nr]
{
SubBytes(pState, 4 * Nb, 0);
ShiftRows(pState, 0);
if(i != Nr)
{
MixColumns(pState, 0);
}
AddRoundKey(pState, &g_roundKeyTable[4*Nb*i]);
}
}
/*****************************************************************************
//函数名：BlockDecrypt
//描述：对单块数据解密。
//输入参数：pState -- 状态数据。
//输出参数：pState -- 解密后的状态数据。
//返回值：无。
*****************************************************************************/
static void BlockDecrypt(unsigned char *pState)
{
unsigned char i;
AddRoundKey(pState, &g_roundKeyTable[4*Nb*Nr]);
for(i = Nr; i > 0; i--)// i = [Nr, 1]
{
ShiftRows(pState, 1);
SubBytes(pState, 4 * Nb, 1);
AddRoundKey(pState, &g_roundKeyTable[4*Nb*(i-1)]);
if(i != 1)
{
MixColumns(pState, 1);
}
}
}
/*****************************************************************************
* Global Functions
******************************************************************************/
/*****************************************************************************
//函数名：AES_Init
//描述：初始化，在此执行扩展密钥操作。
//输入参数：pKey -- 原始密钥，其长度必须为 AES_KEY_LENGTH/8 字节。
//输出参数：无。
//返回值：无。
*****************************************************************************/
void AES_Init(const void *pKey)
{
// 扩展密钥
unsigned char i;
unsigned char *pRoundKey;
unsigned char Rcon[4] = {0x01, 0x00, 0x00, 0x00};
memcpy(g_roundKeyTable, pKey, 4 * Nk);
pRoundKey = &g_roundKeyTable[4*Nk];
for(i = Nk; i < Nb*(Nr + 1); pRoundKey += 4, i++)
{
memcpy(pRoundKey, pRoundKey - 4, 4);
if(i % Nk == 0)
{
RotationWord(pRoundKey);
SubBytes(pRoundKey, 4, 0);
XorBytes(pRoundKey, Rcon, 4);
Rcon[0] = GfMultBy02(Rcon[0]);
}
else if(Nk > 6 && i % Nk == Nb)
{
SubBytes(pRoundKey, 4, 0);
}
XorBytes(pRoundKey, pRoundKey - 4 * Nk, 4);
}
}
/*****************************************************************************
//函数名：AES_Encrypt
//描述：加密数据
//输入参数：pPlainText-- 明文，即需加密的数据，其长度为nDataLen字节。
//nDataLen-- 数据长度，以字节为单位，必须为AES_KEY_LENGTH/8的整倍数。
//pIV-- 初始化向量，如果使用ECB模式设为NULL。
//输出参数：pCipherText-- 密文，即由明文加密后的数据，可以与pPlainText相同。
//返回值：无。
*****************************************************************************/
void AES_Encrypt(const unsigned char *pPlainText, unsigned char *pCipherText,
unsigned int nDataLen, const unsigned char *pIV)
{
unsigned int i;
if(pPlainText != pCipherText)
{
memcpy(pCipherText, pPlainText, nDataLen);
}
for(i = nDataLen / (4 * Nb); i > 0 ; i--, pCipherText += 4 * Nb)
{
#if AES_MODE == AES_MODE_CBC
XorBytes(pCipherText, pIV, 4 * Nb);
#endif
BlockEncrypt(pCipherText);
pIV = pCipherText;
}
}
/*****************************************************************************
//函数名：AES_Decrypt
//描述：解密数据
//输入参数：pPlainText -- 密文，即需解密的数据，其长度为nDataLen字节。》》》更正，这个传密文，不要看参数的翻译意思！！！
//nDataLen-- 数据长度，以字节为单位，必须为AES_KEY_LENGTH/8的整倍数。
//pIV-- 初始化向量，如果使用ECB模式设为NULL。
//输出参数：pCipherText-- 明文，即由密文解密后的数据，可以与pCipherText相同。》》不要看参数的翻译意思
//返回值：无。
*****************************************************************************/
void AES_Decrypt(unsigned char *pPlainText, const unsigned char *pCipherText,
unsigned int nDataLen, const unsigned char *pIV)
{
unsigned int i;
if(pPlainText != pCipherText)
{
memcpy(pCipherText, pPlainText, nDataLen);
}
// 从最后一块数据开始解密，这样不用开辟空间来保存IV
pPlainText += nDataLen - 4 * Nb;
for(i = nDataLen / (4 * Nb); i > 0 ; i--, pPlainText -= 4 * Nb)
{
BlockDecrypt(pPlainText);
#if AES_MODE == AES_MODE_CBC
if(i == 1)
{
// 最后一块数据
XorBytes(pPlainText, pIV, 4 * Nb);
}
else
{
XorBytes(pPlainText, pPlainText - 4 * Nb, 4 * Nb);
}
#endif
}
}
/*****************************************************************************
//函数名：AES_add_pkcs7Padding
//描述：PKCS7Padding填充补齐
//输入参数：input -- 后面最多预留16个字节空间用于存放填充值
//len -- 数据的长度
//输出参数：input -- 添加填充码后的数据
//返回值：填充后的长度
*****************************************************************************/
unsigned int AES_add_pkcs7Padding(unsigned char *input, unsigned int len)
{
unsigned int i, end, padd_len;
unsigned int reminder = len % 16;
unsigned int block = len / 16;
unsigned int start = len;//开始补码的地址
padd_len = len;
if(reminder != 0) //需要补足为16的整数倍
{
start = len;
end = (block + 1) * 16;
for(i = start; i < end; i++)
{
input[i] = 16 - reminder;
padd_len++;
}
}
else
{
end = start + 16;
for(i = start; i < end; i++)
{
input[i] = 16;
padd_len++;
}
}
return padd_len;
}
/*****************************************************************************
//函数名：AES_delete_pkcs7Padding
//描述：PKCS7Padding填充密文解密后剔除填充值
//输入参数：input -- 解密后的数据
//len -- 数据的长度
//输出参数：input -- 删除填充码后的数据
//返回值：删除后的实际有效数据长度，为0表示传入的数据异常
*****************************************************************************/
unsigned int AES_delete_pkcs7Padding(unsigned char *input, unsigned int len)
{
unsigned char i, last;
if((input == 0) || ((len & 0x0F) != 0))
{
return 0;
}
last = input[len - 1];
for(i = len - last; i < len; i++)
{
if(input[i] != last)
{
return 0;
}
}
return len - last;
}
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main.c
#include "aes.h" #include "stdio.h" #include "string.h" void log(char *head,unsigned char *data,unsigned char len) { unsigned char i; printf("%s:",head); for(i=0;i<len;i++) { printf("%02X ",data[i]); } printf("\r\n"); } int main(int argc, char *argv[]) { //秘钥 unsigned char key[16]={0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39,0x30,0x41,0x42,0x43,0x44,0x45,0x46}; //明文 10Bytes unsigned char source[10]={0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39,0x30}; unsigned char temp[16]={0}; unsigned char ret; printf("AES-128 pkcs7 ECB test\r\n\r\n"); log("KEY ",key,16); AES_Init(key); memcpy(temp,source,10); log("source",key,10); ret=AES_add_pkcs7Padding(temp, 10); log("padd ",temp,ret); AES_Encrypt(temp, temp,ret, NULL); log("encode",temp,ret); AES_Decrypt(temp, temp,ret, NULL); log("decode",temp,ret); ret=AES_delete_pkcs7Padding(temp, ret); log("source",temp,ret); return 0; }
原文地址：https://blog.csdn.net/xingfuyusheng/article/details/140586900
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