本文主要介绍了AES的四种加密算法的c源代码，边肖觉得挺不错的。现在分享给大家，给大家一个参考。
作为新一代加密标准，AES旨在取代DES(参见《DES加密算法的C++实现》)以满足当今分布式开放网络对数据加密安全的要求。在分析AES加密原理的基础上，重点介绍了算法实现的具体步骤，并使用C对文件进行加密和解密。
一、AES 介绍
AES (Advanced Encryption Standard)又称密码学中的Rijndael加密，是美国联邦政府采用的分组加密标准。该标准用于取代最初的DES，已在世界范围内广泛使用，成为最流行的对称密钥算法之一。
在AES出现之前，最常用的对称密钥算法是DES加密算法，1977年作为美国政府的商业加密标准发布。DES的主要问题是密钥长度短，逐渐不适应分布式开放网络对数据加密安全的要求。因此，1998年，美国政府决定不再继续使用DES作为联邦加密标准，并发起了收集AES候选算法的运动。征集活动中对AES的基本要求是：比三重DES快，至少和三重DES一样安全，数据包长度128位，密钥长度128/192/256位。
经过三年多的评选，由比利时密码学家设计的Rijndael算法最终脱颖而出，成为新一代高级加密标准，由NIST于2001年在FIPS PUB 197上发表。
二、AES 算法原理
AES算法(Rijndael算法)是一种对称分组密码算法。数据包长度必须为128位，使用的密钥长度为128、192或256位。三种密钥长度不同的AES算法分别称为AES-128、AES-192和AES-256。(Rijndael的设计也可以处理其他的包长度和密钥长度，但是在AES标准中没有采用)
下图是AES加密和解密的整体流程图：
这里我们需要知道三个符号：Nb—— State包含的列数(32位字)，即NB=4；Nk——密钥中包含的32位字的个数，即Nk=4、6或8；对于不同的密钥长度，Nr——加密的轮数不同，如下图所示：
下面分为三个部分：密钥扩展、分组加密和分组解密。我会尽量做到简明扼要。如果还是不明白，请自己谷歌一下。
1）密钥扩展
AES算法通过密钥扩展程序对用户输入的密钥K进行扩展，生成Nb(Nr 1)个字，存储在线性数组w[Nb*(Nr 1)]中。如下所示：
位置转换函数RotWord()接受一个字[a0，a1，a2，a3]作为输入，将其循环左移一个字节并输出[a1，a2，a3，a0]。
s盒转换函数SubWord()，它接受一个单词[a0，a1，a2，a3]作为输入。S-box是一个16x16的表，其中每个元素是一个字节。对于每个输入字节，前四位组成十六进制数X作为行号，后四位组成十六进制数Y作为列号，以便在表中查找对应的值。最后，该函数输出一个由四个新字节组成的32位字。
圆整常数Rcon[]，怎么算，就不说了。就当是常量数组吧。
扩展密钥数组w[]的前Nk个元素为外密钥K，后续元素w[i]等于其前一个元素w[i-1]与第一个Nk元素w[i-Nk]的异或，即W[I]=W[I-1]XOR W[I-Nk]；但如果I是Nk的倍数，那么W [I]=W [I-NK] XOR子字(rot word(W[I-1]))XOR rcon[I/Nk-1]。
注意，上面的第四步适用于AES-128和AES-192，详细伪码如下：
密钥扩展程序(AES-128)的c代码：
#包括iostream
#包含位集
使用命名空间std
typedef位集8字节；
typedef位集32字；
const int Nr=10//AES-128需要10轮加密
const int Nk=4；//Nk表示输入键的字数。
字节S_Box[16][16]={
{0x 63.0 x7c，0x 77.0 x7b，0x 2.0 x 6b，0x6F，0x 5.0 x 30.0x 01，0x 67.0 x 2b，0x e，0x 7.0 xab，0x76}，
{0x 82.0 xc 9.0 x7d . 0 xfa .0x 59.0 x 47.0 x 47.0 x xad .0x 4.0 xa 2.0 xaf .0x 9c .0x 4.0 x 72.0 x xc0 }，
{0x 7.0 x 93.0 x 26.0 x 36.0 x 3 f .0x 7.0 x 34.0 x 5.0 x 1.0 x 71.0 x 8.0 x 31.0 x 15 }，
{0x 04.0 xc 7.0 x 23.0 xc 3.0 x 18.0 x 96.0 x 05.0 x 9a.0 x 07.0 x 12.0 x 80.0 x 2.0 xeb . 0 x 27.0 XB 2.0 x 75 }，
{0x 09.0 x 83.0 x 2c.0 x 1a.0 x 1b.0 x 6e.0 x 5a.0 xa 0.0 x 52.0 x 3b.0 xd 6.0 XB 3.0 x 29.0 xe 3.0 x 2 f.0 x 84 }，
{0x 53.0 xd 1.0 x 00.0 xed，0x 20.0 xfc，0x 1.0 x 5b，0x6A，0xB，0x b，0x 39.0 x 4a，0x4C，0x 58.0 xcf }，
{ 0 xd 0.0 xef，0xAA，0xFB，0 x 43.0 x4 d，0 x 33.0 x 85.0 x 45.0 xf9.0 x 02.0 x 7f，0 x 50.0 x 3c，0x9F，0xA8}，
{0x 51.0 xa 3.0 x 40.0 x 8f . 0 x 92.0 x 9d . 0 x 38.0 xf 5.0 xbc . 0 XB 6.0 xda . 0 x 21.0 x 10.0 xff . 0 xff 3.0 xd 2 }，
{0x 0 c，0x 13.0 exec，0x5F，0x 97.0 x 44.0 x 17.0 xc 4.0 xa 7.0 x 7e，0x 3 3d，0x 64.0 x 5d，0x 19.0 x 73 }，
{0x 60.0 x 81.0 x 4f，0x 22.0 x 2a，0x 90.0 x 88.0 x 46.0 xee，0x 8.0 x 14.0 xd，0x5E，0x0B，0xDB}，
{0x 0.0 x 32.0 x 3a .0x 49.0 x 06.0 x 24.0 x 5c .0x xc 2.0 x 3.0 x 62.0 x 91.0 x 95.0 x 4.0 x 79 }，
{0x 7.0 xc 8.0 x 37.0 x 6d.0 x 8d.0 xd 5.0 x 4e.0 xa 9.0 x 6c.0 x 56.0 xf 4.0 xea .0x 65.0 x 7a.0 xae .0x 08 }，
{0xBA，0x78，0x25，0x2E，0x1C，0x 6，0x 6，0x 6，0x 8，0x 8，0x74，0x1F，0x4B，0x8B，0x8A}，
{0x 70.0 x 3e .0x 5.0 x 66.0 x 48.0 x 03.0 x 6.0 x 61.0 x 35.0 x 57.0 x 9.0 x 86.0 x 1.0 x 1d .0x 9e }，
{0x 1.0x 8.0x 98.0 x 11.0 x 69.0 x 9.0 x 8 e.0 x 94.0 x 9 b.0 x 1e.0 x 87.0 x 9.0 x 55.0 x 28.0 xdf }，
{0x8C，0 xa 1.0 x 89.0 x 0d，0xBF，0 xe 6.0 x 42.0 x 68.0 x 41.0 x 99.0 x 2d，0x0F，0 XB 0.0 x 54.0 xbb，0x16}
}:
//轮常数，密钥扩展中用到.(AES-128只需要10轮)
S7-1200可编程控制器，
0x 20000000.0 x 40000000.0 x 80000000.0 x 1b 000000.0 x 36000000 }；
/**
*将4个字节数转换为一个单词(字)
*/
单词(字节k1，字节k2，字节k3，字节k4)
{
字结果(0x 00000000)；
临时字；
临时=kto _ ulong()；//K1
临时=24;
结果|=温度
临时=kto _ ulong()；//K2
临时=16;
结果|=温度
临时=kto _ ulong()；//k3b
临时=8;
结果|=温度
临时=kto _ ulong()；//K4
结果|=温度
返回结果；
}
/**
*按字节循环左移一位
*即把[a0、a1、a2、a3]变成[a1、a2、a3、a0]
*/
word RotWord(word rw)
{
字高=rw 8；
字低=rw 24
返回高|低；
}
/**
*对输入单词(字)中的每一个字节进行表示“上帝的”: 'sblood盒变换
*/
word子词(word sw)
{
临时字；
for(int I=0)；i3 32i=8)
{
int row=SW[i7]* 8 SW[i6]* 4 SW[i5]* 2 SW[i4]；
int col=SW[i3]* 8 SW[I2]* 4 SW[i1]* 2 SW[I]；
字节val=s _ box[行][col]；
for(int j=0)；j8型；(j)
临时[I j]=val[j]；
}
返回临时雇员
}
/**
*密钥扩展函数-对128位密钥进行扩展得到w[4*(第数字一（one）号)]
*/
请参阅密钥扩展(位元组金钥[4*Nk]、单词w[4 *(NR 1])
{
临时字；
int I=0；
//w[]的前4个就是输入的关键点
而(我Nk)
{
w[i]=Word(key[4*i]、key[4*i 1]、key[4*i 2]、key[4 * i3])；
(i)；
}
我=nk
while(i1 *(NR 1))
{
临时=w[I-1]；//记录前一个单词(字)
if(i % Nk==0)
w[I]=w[I-NK]子字(腐字(temp))；rcon[I/NK-1]；
其他语句
w[I]=w[I-NK]temp；
(i)；
}
}
int main()
{
字节键[16]={0x2b，0x7e，0x15，0x16，
0x 28.0 xae，0x 2.0 xa 6，
0xab，0 xf7.0 x 15.0 x 88，
0x 09.0 xcf，0x4f，0x 3c }；
字w[4*(第数字一（one）号)];
“cout”键是：“；
for(int I=0)；i16(一)
通道十六进制密钥[I]to _ ulong()'；
端盖；端盖；
关键点扩展(关键点，w)；
//测试
for(int I=0)；i4*(第数字一（one）号);(一)
cout ' w[' dec I ']=' hex w[I]to _ ulong()结束；
返回0;
}
测试输出结果：
2）加密美元
根据-AES加密的整体流程图(本文开头),伪代码如下：
从伪代码描述中可以看出，AES加密涉及的子程序有SubBytes()、ShiftRows()、MixColumns()和AddRoundKey()。让我们逐一介绍：
S盒变换-亚字节()
如密钥扩展部分所述，S盒是一个16行16列的表，表中的每个元素都是一个字节。s盒转换非常简单：函数SubBytes()接受一个4x4字节的矩阵作为输入。对于每个字节，前四个数字组成十六进制数X作为行号，后四个数字组成十六进制数Y作为列号。查找表中的相应值将替换原始位置的字节。
行变换-ShiftRows()
行转换也很简单。它只是以字节为单位循环移位矩阵的每一行：第一行不变，第二行左移一位，第三行左移两位，第四行左移三位。如下图所示：
列转换-MixColumns()
MixColumns()函数也接受一个4x4字节的矩阵作为输入，并按以下方式逐列转换矩阵：
请注意，公式中使用的乘法是伽罗瓦域(GF，有限域)上的乘法，这在fips-197中有所描述。如果还是不明白，请自己谷歌一下。
与扩展密钥-AddRoundKey()进行异或运算
扩展键只参与这一步。根据当前加密的轮数，w[]中的四个扩展密钥用于与矩阵的四列进行按位异或。如下图：
好了，这就是AES加密的所有部分。算法的C源代码在文章后面的第三部分。
3)解密
根据AES解密的整体流程图(本文开头)，伪代码如下：
从伪代码中可以看出，我们需要分别实现S盒变换、行变换、列变换的逆变换InvShiftRows()、InvSubBytes()和InvMixColumns()。我们来简单说一下这三个逆变换：
逆向转换-InvShiftRows()
如上所述，ShiftRows()循环左移矩阵的每一行，因此InvShiftRows()循环右移矩阵的每一行。
逆S盒变换-InvSubBytes()
和S-Box变换一样，也是查表，查表的方式也是一样的，只不过是另一个置换表(S盒的逆表)。
逆列变换-InvMixColumns()
与列变换方式相同，只是计算公式的系数矩阵发生了变化。如下图：
好了，AES解密到此结束。只要写出三个逆变换函数，那么AES解密算法就可以根据伪代码轻松实现。
三、C++实现
下面，我用C实现AES的加解密算法，实现文件的加解密。这里我用C STL的bitset来定义两种类型：字节和字。应该提到的是，对于有限域上的乘法，我们可以查找表(6个结果表)或编写函数。当然查表会更有效率，但是考虑到贴代码，这里我用一个函数来实现。
以下是AES-128加密和解密128位数据的源代码：
/*************************************************************************
文件名：AEScpp
作者：宋丽
电子邮箱：lisongshine@qqcom
创建时间：2014年12月12日星期五20: 15: 50
个人博客：http://songleegithubcom
************************************************************************/
#包括iostream
#包含位集
#包含字符串
使用命名空间std
typedef位集8字节；
typedef位集32字；
const int Nr=10//AES-128需要10轮加密
const int Nk=4；//Nk表示输入键的字数。
字节S_Box[16][16]={
{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}，
{0x 53.0 xd 1.0 x 00.0 xed，0x 20.0 xfc，0x 1.0 x 5b，0x6A，0xB，0x b，0x 39.0 x 4a，0x4C，0x 58.0 xcf }，
{ 0 xd 0.0 xef，0xAA，0xFB，0 x 43.0 x4 d，0 x 33.0 x 85.0 x 45.0 xf9.0 x 02.0 x 7f，0 x 50.0 x 3c，0x9F，0xA8}，
{0x 51.0 xa 3.0 x 40.0 x 8f . 0 x 92.0 x 9d . 0 x 38.0 xf 5.0 xbc . 0 XB 6.0 xda . 0 x 21.0 x 10.0 xff . 0 xff 3.0 xd 2 }，
{0x 0 c，0x 13.0 exec，0x5F，0x 97.0 x 44.0 x 17.0 xc 4.0 xa 7.0 x 7e，0x 3 3d，0x 64.0 x 5d，0x 19.0 x 73 }，
{0x 60.0 x 81.0 x 4f，0x 22.0 x 2a，0x 90.0 x 88.0 x 46.0 xee，0x 8.0 x 14.0 xd，0x5E，0x0B，0xDB}，
{0x 0.0 x 32.0 x 3a .0x 49.0 x 06.0 x 24.0 x 5c .0x xc 2.0 x 3.0 x 62.0 x 91.0 x 95.0 x 4.0 x 79 }，
{0x 7.0 xc 8.0 x 37.0 x 6d.0 x 8d.0 xd 5.0 x 4e.0 xa 9.0 x 6c.0 x 56.0 xf 4.0 xea .0x 65.0 x 7a.0 xae .0x 08 }，
{0xBA，0x78，0x25，0x2E，0x1C，0x 6，0x 6，0x 6，0x 8，0x 8，0x74，0x1F，0x4B，0x8B，0x8A}，
{0x 70.0 x 3e .0x 5.0 x 66.0 x 48.0 x 03.0 x 6.0 x 61.0 x 35.0 x 57.0 x 9.0 x 86.0 x 1.0 x 1d .0x 9e }，
{0x 1.0x 8.0x 98.0 x 11.0 x 69.0 x 9.0 x 8 e.0 x 94.0 x 9 b.0 x 1e.0 x 87.0 x 9.0 x 55.0 x 28.0 xdf }，
{0x8C，0 xa 1.0 x 89.0 x 0d，0xBF，0 xe 6.0 x 42.0 x 68.0 x 41.0 x 99.0 x 2d，0x0F，0 XB 0.0 x 54.0 xbb，0x16}
}:
S7-1200可编程控制器
{0x 52.0x 09.0x 6 a，0x 5.0x 30.0x 36.0x 5.0x 38.0x ff，0x 40.0x 3.0x 9 e，0x 81.0x 3.0x 7.0x b }，
{0x7C，0x 3.0x 39.0x 82.0x 9 b，0x2F，0x 87.0x 34.0x 8 e，0x 43.0x 44.0x 4.0x 9.0x 9.0x b }，
{0x 54.0 x7b .0x 94.0 x 32.0 xa 6.0 x 2.0 x 23.0 x 3.0 x e、0x4C、0x 95.0x 42.0x a、0x 3.0x 4 e }，
{0x 08.0 x2 e . 0 xa 1.0 x 66.0 x 28.0 xd 9.0 x 24.0 XB 2.0 x 76.0 x 5b.0 xa 2.0 x 49.0 x 6d.0 x 8b.0 xd 1.0 x 25 }，
{0x 72.0 xf 8.0 xf 6.0 x 64.0 x 86.0 x 68.0 x 98.0 x 16.0 xd 4.0 xa 4.0 x 5c.0 xcc . 0 x 5d.0 x 65.0 XB 6.0 x 92 }，
{0x6C，0x 70.0 x 48.0 x 50.0 xfd，0xED，0x 9.0 xda，0x5E，0x 15.0 x 46.0 x 57.0 xa 7.0 x 8d，0x9D，0x84}，
{0x90，0x 8.0 xab，0x00，0x8C，0x c，0x 3.0x 0 a，0x 7.0x 4.0x 58.0 x 05.0 x 8.0 x 3.0 x 45.0 x 06 }，
{0x 2 c，0x1E，0x8F，0x 2，0x3F，0x02，0x1，0x 1，0xD，0x03，0x01，0x13，0x8A，0x6B}，
{0x3A，0x91，0x11，0x41，0x4F，0x67，0x67，0x97，0x 97，0x 2，0x xcf，0x xce，0x4，0x6，0x73}，
{0x 96.0 xac，0x 74.0 x 22.0 xe 7.0 xad，0x 35.0 x 85.0 xe 2.0 xf 9.0 x 37.0 xe 8.0 x 1c.0 x 75.0 xdf，0x6E}，
{0x 47.0 xf 1.0 x1 a，0x 71.0 x1 d，0x 29.0 xc 5.0 x 89.0 x 6f，0x 7.0 x 62.0 x 0e，0x xaa，0x 18.0 xbe，0x1B}，
{0x 56.0x 3 e，0x4B，0x 6.0x 79.0x 20.0x 9 a，0x xdb，0x 0.0 x3e，0x 78.0x xcd，0x5A，0x 4 }，
{0x1F，0xDD，0xa 8.0 x 33.0 x 88.0 x 07.0 x xc 7.0 x 31.0 XB 1.0 x 12.0 x 10.0 x 59.0 x 27.0 x 80.0 exec，0x5F}，
{0x 60.0x 51.0x 7 f，0x 9.0x 19.0x 5.0x 4 a，0x0D，0x 2，0x 5.0x 7 a，0x9F，0x 93.0x 9.0x 9 c，0x 9.0 xef }，
{ 0 xa 0.0 xe 0.0 x3 b . 0 x4 d . 0 xae . 0 x2 a . 0 xf 5.0 XB 0.0 xc 8.0 xeb . 0 xbb . 0 x3c . 0 x 83.0 x 53.0 x 99.0 x 61 }
{0x 17.0 x2 b .0x 04.0 x7e .0x a .0x 77.0 x 6.0 x 26.0 x 1.0 x 69.0 x 14.0 x 63.0 x 55.0 x 21.0 x 0 c .0x 7d }
}:
//轮常数，密钥扩展中用到。(AES-128只需要10轮)
S7-1200可编程控制器，
0x 20000000.0 x 40000000.0 x 80000000.0 x 1b 000000.0 x 36000000 }；
-好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧
/*/
/* AES算法实现*/
/*/
-好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧
我的天啊下面是加密的变换函数-好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧，好吧。
/**
* S盒变换-前四位为行号，后四位为列号
*/
请参见子字节（字节氨甲喋呤[4*4])
{
for(int I=0)；i16（一)
{
int row=MTX[I][7]* 8 MTX[I][6]* 4 MTX[I][5]* 2 MTX[I][4]；
int col=MTX[I][3]* 8 MTX[I][2]* 4 MTX[I][1]* 2 MTX[I][0]；
MTX=s _ box行][col]；
}
}
/**
*行变换-按字节循环移位
*/
参见移动电话（字节氨甲喋呤[4*4])
{
//第二行循环左移一位
字节temp=MTX[4]；
for(int I=0)；i3；和：(一)
MTX[i4]=MTX[i5]；
S7-1200可编程控制器：
//第三行循环左移两位
for(int I=0)；i2个；（一)
{
temp=MTX[8i]；
MTX[i18]=MTX[i10]；
MTX[i10]=temp；
}
//第四行循环左移三位
temp=MTX[15]；
for(int I=3；i0；-我)
MTX[i12]=MTX[i11]；
MTX[12]=temp；
}
/**
* 有限域上的乘法GF(2^8)
*/
字节GFMul(字节一，字节b) {
字节p=0；
字节hi _ bit _ set
for(int counter=0；8号柜台；计数器){
如果((b字节(1))!=0) {
p ^=a；
}
hi_bit_set=(字节)(一个字节(0x 80))；
a=1；
if (hi_bit_set！=0) {
一个^=0x1b；/* x^8 x^4 x^3 x 1 */
}
b=1；
}
返回p；
}
/**
* 列变换
*/
空的混合列（字节氨甲喋呤[4*4])
{
字节arr[4]；
for(int I=0；i4；我)
{
for(int j=0；j4；j)
arr[j]=MTX[I j * 4]；
mtx[i]=GFMul(0x02，arr[0])^ gfmul(0x03,arr[1])^ arr[2]^ arr[3]；
mtx[i 4]=arr[0] ^ GFMul(0x02，arr[1])^ gfmul(0x03,arr[2])^ arr[3]；
MTX[I 8]=arr[0]^ arr[1]^ gf mul(0x 02，arr[2]) ^ GFMul(0x03，arr[3])；
MTX[I 12]=gfmul(0x03,arr[0])^ arr[1]^ arr[2]^ gf mul(0x 02，arr[3])；
}
}
/**
* 轮密钥加变换-将每一列与扩展密钥进行异或
*/
void AddRoundKey(字节mtx[4*4]，字k[4])
{
for(int I=0；i4；我)
{
字k1=k[I]24；
word k2=(k[I]8)24；
字k3=(k[I]16)24；
字k4=(k[I]24)24；
mtx[i]=mtx[i] ^字节(kto _ ulong())；
氨甲喋呤[i 4]=氨甲喋呤^字节(kto _ ulong())；
甲氨蝶呤[i 8]=甲氨蝶呤[i 8] ^字节(kto _ ulong())；
甲氨蝶呤[i 12]=甲氨蝶呤[i 12] ^字节(kto _ ulong())；
}
}
/**************************下面是解密的逆变换函数***********************/
/**
* 逆S盒变换
*/
void子字节(字节氨甲喋呤[4*4])
{
for(int I=0；i16我)
{
int row=MTX[I][7]* 8 MTX[I][6]* 4 MTX[I][5]* 2 MTX[I][4]；
int col=MTX[I][3]* 8 MTX[I][2]* 4 MTX[I][1]* 2 MTX[I][0]；
MTX[I]=Inv _ S _ Box[row][col]；
}
}
/**
* 逆行变换-以字节为单位循环右移
*/
void InvShiftRows(字节氨甲喋呤[4*4])
{
//第二行循环右移一位
字节温度=MTX[7]；
for(int I=3；i0；-我)
MTX[i4]=MTX[i3]；
MTX[4]=temp；
//第三行循环右移两位
for(int I=0；I2；我)
{
temp=MTX[I 8]；
MTX[I 8]=MTX[I 10]；
MTX[i10]=temp；
}
//第四行循环右移三位
temp=MTX[12]；
for(int I=0；i3；我)
MTX[i12]=MTX[i13]；
MTX[15]=temp；
}
void InvMixColumns(字节氨甲喋呤[4*4])
{
字节arr[4]；
for(int I=0；i4；我)
{
for(int j=0；j4；j)
arr[j]=MTX[I j * 4]；
mtx[i]=GFMul(0x0e，arr[0]) ^ GFMul(0x0b，arr[1]) ^ GFMul(0x0d，arr[2]) ^ GFMul(0x09，arr[3])；
mtx[i 4]=GFMul(0x09，arr[0]) ^ GFMul(0x0e，arr[1]) ^ GFMul(0x0b，arr[2]) ^ GFMul(0x0d，arr[3])；
mtx[i 8]=GFMul(0x0d，arr[0]) ^ GFMul(0x09，arr[1]) ^ GFMul(0x0e，arr[2]) ^ GFMul(0x0b，arr[3])；
mtx[i 12]=GFMul(0x0b，arr[0]) ^ GFMul(0x0d，arr[1]) ^ GFMul(0x09，arr[2]) ^ GFMul(0x0e，arr[3])；
}
}
/******************************下面是密钥扩展部分***********************/
/**
* 将四个字节转换为一个单词
*/
单词单词(字节k1、字节k2、字节k3、字节k4)
{
字结果(0x 00000000)；
word temp
temp=kto _ ulong()；//K1
温度=24
结果|=温度
temp=kto _ ulong()；//K2
温度=16
结果|=温度
temp=kto _ ulong()；//K3
temp=8；
结果|=温度
temp=kto _ ulong()；//K4
结果|=温度
返回结果；
}
/**
* 按字节循环左移一位
* 即把[a0，a1，a2，a3]变成[a1，a2，a3，a0]
*/
word RotWord(word rw)
{
字高=rw 8；
字低=rw 24
返高|低；
}
/**
* 对输入单词中的每一个字节进行表示"上帝的":' sblood盒变换
*/
单词子词(word软件)
{
word temp
for(int I=0；i32i=8)
{
int row=SW[i7]* 8 SW[i6]* 4 SW[i5]* 2 SW[i4]；
int col=SW[I 3]* 8 SW[I 2]* 4 SW[I 1]* 2 SW[I]；
byte val=S _ Box[row][col]；
for(int j=0；j8；j)
temp[I j]=val[j]；
}
返回温度；
}
/**
* 密钥扩展函数-对128位密钥进行扩展得到w[4*(Nr 1)]
*/
void密钥扩展(字节键[4*Nk]，字w[4*(Nr 1)])
{
word temp
int I=0；
//w[]的前四个就是输入的键
当（我认为)
{
w[i]=Word(key[4*i]，key[4*i 1]，key[4*i 2]，key[4 * I 3])；
我；
}
我=Nk
while(i 4*(Nr 1))
{
temp=w[I-1]；//记录前一个单词
if(i % Nk==0)
^子字(罗特word(temp))^ rcon[I/NK-1]；
其他
^温度；
我；
}
}
/******************************下面是加密和解密函数**************************/
/**
* 加密
*/
void加密(字节在[4*4]中，字w[4*(Nr 1)])
{
字键[4];
for(int I=0；i4；我)
key[I]=w[I]；
AddRoundKey(in，key)；
for(int round=1；圆形Nr圆形)
{
亚字节（英寸);
移位行(进)；
混合列（英寸);
for(int I=0；i4；我)
key[I]=w[4 * round I]；
AddRoundKey(in，key)；
}
亚字节（英寸);
移位行(进)；
for(int I=0；i4；我)
key[I]=w[4 * Nr I]；
AddRoundKey(in，key)；
}
/**
* 解密
*/
无效解密(字节在[4*4],字w[4*(Nr 1)])
{
字键[4];
for(int I=0；i4；我)
key[I]=w[4 * Nr I]；
AddRoundKey(in，key)；
for(int round=Nr-1；round0-圆形)
{
invshift行(in)；
inv子字节(in)；
for(int I=0；i4；我)
key[I]=w[4 * round I]；
AddRoundKey(in，key)；
InvMixColumns(in)；
}
invshift行(in)；
inv子字节(in)；
for(int I=0；i4；我)
key[I]=w[I]；
AddRoundKey(in，key)；
}
/**********************************************************************/
/* */
/* 测试*/
/* */
/**********************************************************************/
int main()
{
字节键[16]={0x2b，0x7e，0x15，0x16，
0x28、0xae、0xd2、0xa6、
0xab、0xf7、0x15、0x88、
0x09，0xcf，0x4f，0x3c }；
byte plain[16]={0x32，0x88，0x31，0xe0，
0x43、0x5a、0x31、0x37、
0xf6、0x30、0x98、0x07、
0xa8，0x8d，0xa2，0x 34 }；
//输出密钥
cout '密钥是：';
for(int I=0；i16我)
标准输出十六进制密钥[I]to _ ulong()" "；
cout结束
word w[4 *(Nr 1)]；
KeyExpansion(key，w)；
//输出待加密的明文
cout endl '待加密的明文：' endl
for(int I=0；i16我)
{
cout hex plain[I]to _ ulong()" "；
如果((^ 1)% 4==0)
cout结束
}
cout结束
//加密，输出密文
加密(平原，w)；
cout '加密后的密文：' endl
for(int I=0；i16我)
{
cout hex plain[I]to _ ulong()" "；
如果((^ 1)% 4==0)
cout结束
}
cout结束
//解密，输出明文
解密(平原，w)；
cout '解密后的明文：' endl
for(int I=0；i16我)
{
cout hex plain[I]to _ ulong()" "；
如果((^ 1)% 4==0)
cout结束
}
cout结束
返回0;
}
测试用例如下图：
测试结果截图：
可见，测试结果和预期输出相同，表明对数据的加密和解密成功！
下面我们来写俄歇电子能谱对文件的加密和解密，在对128 位的数据加解密成功以后，对文件的加解密就很简单了！只需要每次读128 位，加密以后，将128 位的密文写入另外一个文件…如此循环，直到文件尾。下面是对一张图片进行俄歇电子能谱加密和解密的测试代码（效率先不管了，有时间我再优化):
//#包含fstream
typedef位集8字节；
typedef位集32字；
/**
* 将一个茶字符数组转化为二进制
* 存到一个字节数组中
*/
空图表字节(字节输出[16],常量字符s[16])
{
for(int I=0；i16我)
for(int j=0；j8；j)
out[I][j]=((s[I]j)1)；
}
/**
* 将连续的128位分成16组，存到一个字节数组中
*/
void divideToByte(字节输出[16],位集128数据)
{
位集128温度
f
or(int i=0; i<16; ++i) { temp = (data << 8*i) >> 120; out[i] = tempto_ulong(); } } /** * 将16个 byte 合并成连续的128位 */ bitset<128> mergeByte(byte in[16]) { bitset<128> res; resreset(); // 置0 bitset<128> temp; for(int i=0; i<16; ++i) { temp = in[i]to_ulong(); temp <<= 8*(15-i); res |= temp; } return res; } int main() { string keyStr = "abcdefghijklmnop"; byte key[16]; charToByte(key, keyStrc_str()); // 密钥扩展 word w[4*(Nr+1)]; KeyExpansion(key, w); bitset<128> data; byte plain[16]; // 将文件 flowerjpg 加密到 ciphertxt 中 ifstream in; ofstream out; inopen("D://flowerjpg", ios::binary); outopen("D://ciphertxt", ios::binary); while(inread((char*)&data, sizeof(data))) { divideToByte(plain, data); encrypt(plain, w); data = mergeByte(plain); outwrite((char*)&data, sizeof(data)); datareset(); // 置0 } inclose(); outclose(); // 解密 ciphertxt，并写入图片 flowerjpg inopen("D://ciphertxt", ios::binary); outopen("D://flowerjpg", ios::binary); while(inread((char*)&data, sizeof(data))) { divideToByte(plain, data); decrypt(plain, w); data = mergeByte(plain); outwrite((char*)&data, sizeof(data)); datareset(); // 置0 } inclose(); outclose(); return 0; }有限域 GF(28) 上的乘法改用查表的方式实现，AES的加密速度马上提升 80% 以上，所以建议最好使用查表的方式。下面是 AES 算法中用到的 6 个乘法结果表：
byte Mul_02[256] = { 0x00,0x02,0x04,0x06,0x08,0x0a,0x0c,0x0e,0x10,0x12,0x14,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e, 0x20,0x22,0x24,0x26,0x28,0x2a,0x2c,0x2e,0x30,0x32,0x34,0x36,0x38,0x3a,0x3c,0x3e, 0x40,0x42,0x44,0x46,0x48,0x4a,0x4c,0x4e,0x50,0x52,0x54,0x56,0x58,0x5a,0x5c,0x5e, 0x60,0x62,0x64,0x66,0x68,0x6a,0x6c,0x6e,0x70,0x72,0x74,0x76,0x78,0x7a,0x7c,0x7e, 0x80,0x82,0x84,0x86,0x88,0x8a,0x8c,0x8e,0x90,0x92,0x94,0x96,0x98,0x9a,0x9c,0x9e, 0xa0,0xa2,0xa4,0xa6,0xa8,0xaa,0xac,0xae,0xb0,0xb2,0xb4,0xb6,0xb8,0xba,0xbc,0xbe, 0xc0,0xc2,0xc4,0xc6,0xc8,0xca,0xcc,0xce,0xd0,0xd2,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdc,0xde, 0xe0,0xe2,0xe4,0xe6,0xe8,0xea,0xec,0xee,0xf0,0xf2,0xf4,0xf6,0xf8,0xfa,0xfc,0xfe, 0x1b,0x19,0x1f,0x1d,0x13,0x11,0x17,0x15,0x0b,0x09,0x0f,0x0d,0x03,0x01,0x07,0x05, 0x3b,0x39,0x3f,0x3d,0x33,0x31,0x37,0x35,0x2b,0x29,0x2f,0x2d,0x23,0x21,0x27,0x25, 0x5b,0x59,0x5f,0x5d,0x53,0x51,0x57,0x55,0x4b,0x49,0x4f,0x4d,0x43,0x41,0x47,0x45, 0x7b,0x79,0x7f,0x7d,0x73,0x71,0x77,0x75,0x6b,0x69,0x6f,0x6d,0x63,0x61,0x67,0x65, 0x9b,0x99,0x9f,0x9d,0x93,0x91,0x97,0x95,0x8b,0x89,0x8f,0x8d,0x83,0x81,0x87,0x85, 0xbb,0xb9,0xbf,0xbd,0xb3,0xb1,0xb7,0xb5,0xab,0xa9,0xaf,0xad,0xa3,0xa1,0xa7,0xa5, 0xdb,0xd9,0xdf,0xdd,0xd3,0xd1,0xd7,0xd5,0xcb,0xc9,0xcf,0xcd,0xc3,0xc1,0xc7,0xc5, 0xfb,0xf9,0xff,0xfd,0xf3,0xf1,0xf7,0xf5,0xeb,0xe9,0xef,0xed,0xe3,0xe1,0xe7,0xe5 }; byte Mul_03[256] = { 0x00,0x03,0x06,0x05,0x0c,0x0f,0x0a,0x09,0x18,0x1b,0x1e,0x1d,0x14,0x17,0x12,0x11, 0x30,0x33,0x36,0x35,0x3c,0x3f,0x3a,0x39,0x28,0x2b,0x2e,0x2d,0x24,0x27,0x22,0x21, 0x60,0x63,0x66,0x65,0x6c,0x6f,0x6a,0x69,0x78,0x7b,0x7e,0x7d,0x74,0x77,0x72,0x71, 0x50,0x53,0x56,0x55,0x5c,0x5f,0x5a,0x59,0x48,0x4b,0x4e,0x4d,0x44,0x47,0x42,0x41, 0xc0,0xc3,0xc6,0xc5,0xcc,0xcf,0xca,0xc9,0xd8,0xdb,0xde,0xdd,0xd4,0xd7,0xd2,0xd1, 0xf0,0xf3,0xf6,0xf5,0xfc,0xff,0xfa,0xf9,0xe8,0xeb,0xee,0xed,0xe4,0xe7,0xe2,0xe1, 0xa0,0xa3,0xa6,0xa5,0xac,0xaf,0xaa,0xa9,0xb8,0xbb,0xbe,0xbd,0xb4,0xb7,0xb2,0xb1, 0x90,0x93,0x96,0x95,0x9c,0x9f,0x9a,0x99,0x88,0x8b,0x8e,0x8d,0x84,0x87,0x82,0x81, 0x9b,0x98,0x9d,0x9e,0x97,0x94,0x91,0x92,0x83,0x80,0x85,0x86,0x8f,0x8c,0x89,0x8a, 0xab,0xa8,0xad,0xae,0xa7,0xa4,0xa1,0xa2,0xb3,0xb0,0xb5,0xb6,0xbf,0xbc,0xb9,0xba, 0xfb,0xf8,0xfd,0xfe,0xf7,0xf4,0xf1,0xf2,0xe3,0xe0,0xe5,0xe6,0xef,0xec,0xe9,0xea, 0xcb,0xc8,0xcd,0xce,0xc7,0xc4,0xc1,0xc2,0xd3,0xd0,0xd5,0xd6,0xdf,0xdc,0xd9,0xda, 0x5b,0x58,0x5d,0x5e,0x57,0x54,0x51,0x52,0x43,0x40,0x45,0x46,0x4f,0x4c,0x49,0x4a, 0x6b,0x68,0x6d,0x6e,0x67,0x64,0x61,0x62,0x73,0x70,0x75,0x76,0x7f,0x7c,0x79,0x7a, 0x3b,0x38,0x3d,0x3e,0x37,0x34,0x31,0x32,0x23,0x20,0x25,0x26,0x2f,0x2c,0x29,0x2a, 0x0b,0x08,0x0d,0x0e,0x07,0x04,0x01,0x02,0x13,0x10,0x15,0x16,0x1f,0x1c,0x19,0x1a }; byte Mul_09[256] = { 0x00,0x09,0x12,0x1b,0x24,0x2d,0x36,0x3f,0x48,0x41,0x5a,0x53,0x6c,0x65,0x7e,0x77, 0x90,0x99,0x82,0x8b,0xb4,0xbd,0xa6,0xaf,0xd8,0xd1,0xca,0xc3,0xfc,0xf5,0xee,0xe7, 0x3b,0x32,0x29,0x20,0x1f,0x16,0x0d,0x04,0x73,0x7a,0x61,0x68,0x57,0x5e,0x45,0x4c, 0xab,0xa2,0xb9,0xb0,0x8f,0x86,0x9d,0x94,0xe3,0xea,0xf1,0xf8,0xc7,0xce,0xd5,0xdc, 0x76,0x7f,0x64,0x6d,0x52,0x5b,0x40,0x49,0x3e,0x37,0x2c,0x25,0x1a,0x13,0x08,0x01, 0xe6,0xef,0xf4,0xfd,0xc2,0xcb,0xd0,0xd9,0xae,0xa7,0xbc,0xb5,0x8a,0x83,0x98,0x91, 0x4d,0x44,0x5f,0x56,0x69,0x60,0x7b,0x72,0x05,0x0c,0x17,0x1e,0x21,0x28,0x33,0x3a, 0xdd,0xd4,0xcf,0xc6,0xf9,0xf0,0xeb,0xe2,0x95,0x9c,0x87,0x8e,0xb1,0xb8,0xa3,0xaa, 0xec,0xe5,0xfe,0xf7,0xc8,0xc1,0xda,0xd3,0xa4,0xad,0xb6,0xbf,0x80,0x89,0x92,0x9b, 0x7c,0x75,0x6e,0x67,0x58,0x51,0x4a,0x43,0x34,0x3d,0x26,0x2f,0x10,0x19,0x02,0x0b, 0xd7,0xde,0xc5,0xcc,0xf3,0xfa,0xe1,0xe8,0x9f,0x96,0x8d,0x84,0xbb,0xb2,0xa9,0xa0, 0x47,0x4e,0x55,0x5c,0x63,0x6a,0x71,0x78,0x0f,0x06,0x1d,0x14,0x2b,0x22,0x39,0x30, 0x9a,0x93,0x88,0x81,0xbe,0xb7,0xac,0xa5,0xd2,0xdb,0xc0,0xc9,0xf6,0xff,0xe4,0xed, 0x0a,0x03,0x18,0x11,0x2e,0x27,0x3c,0x35,0x42,0x4b,0x50,0x59,0x66,0x6f,0x74,0x7d, 0xa1,0xa8,0xb3,0xba,0x85,0x8c,0x97,0x9e,0xe9,0xe0,0xfb,0xf2,0xcd,0xc4,0xdf,0xd6, 0x31,0x38,0x23,0x2a,0x15,0x1c,0x07,0x0e,0x79,0x70,0x6b,0x62,0x5d,0x54,0x4f,0x46 }; 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