標(biāo)題: AES加密和解密的C語(yǔ)言程序?qū)崿F(xiàn) [打印本頁(yè)]
作者: 沒(méi)有你    時(shí)間: 2019-7-23 17:54
標(biāo)題: AES加密和解密的C語(yǔ)言程序?qū)崿F(xiàn)
有些單片機(jī)沒(méi)有AES硬件外設(shè)，但是要實(shí)現(xiàn)AES加密和解密，就需要通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)了。附件是AES的C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。加密和解密封裝成下面兩個(gè)函數(shù)。1、加密函數(shù)
   void inv_cipher(uint8 *in, uint8 *out, uint8 *key)
*in是用戶加密前的數(shù)據(jù)；*out是用戶加密后的數(shù)據(jù)；*key是128位的密鑰
2、解密函數(shù)
void cipher(uint8 *in, uint8 *out, uint8 *key)

*in是用戶解密前的數(shù)據(jù)；*out是用戶解密后的數(shù)據(jù)；*key是128位的密鑰

C語(yǔ)言源程序如下:
  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include "soft_AES.h"




  8. //Addition in GF(2^8)
  9. uint8 gadd(uint8 a, uint8 b) {
  10.         return a^b;
  11. }

  13. //Subtraction in GF(2^8)
  14. uint8 gsub(uint8 a, uint8 b) {
  15.         return a^b;
  16. }
  17. //Multiplication in GF(2^8)
  18. //正向列混淆
  19. uint8 gmult(uint8 a, uint8 b) {

  21.         uint8 p = 0, i = 0, hbs = 0;

  23.         for (i = 0; i < 8; i++) {
  24.                 if (b & 1) {
  25.                         p ^= a;
  26.                 }

  28.                 hbs = a & 0x80;
  29.                 a <<= 1;
  30.                 if (hbs) a ^= 0x1b; // 0000 0001 0001 1011        
  31.                 b >>= 1;
  32.         }

  34.         return (uint8)p;
  35. }

  37. //Addition of 4 byte words
  38. //添加一個(gè)字
  39. void coef_add(uint8 a[], uint8 b[], uint8 d[]) {

  41.         d[0] = a[0]^b[0];
  42.         d[1] = a[1]^b[1];
  43.         d[2] = a[2]^b[2];
  44.         d[3] = a[3]^b[3];
  45. }

  47. //Multiplication of 4 byte words
  48. void coef_mult(uint8 *a, uint8 *b, uint8 *d) {

  50.         d[0] = gmult(a[0],b[0])^gmult(a[3],b[1])^gmult(a[2],b[2])^gmult(a[1],b[3]);
  51.         d[1] = gmult(a[1],b[0])^gmult(a[0],b[1])^gmult(a[3],b[2])^gmult(a[2],b[3]);
  52.         d[2] = gmult(a[2],b[0])^gmult(a[1],b[1])^gmult(a[0],b[2])^gmult(a[3],b[3]);
  53.         d[3] = gmult(a[3],b[0])^gmult(a[2],b[1])^gmult(a[1],b[2])^gmult(a[0],b[3]);
  54. }

  56.         
  57. uint8 K;//The cipher Key.
  58. #define Nb  4//Number of columns (32-bit words) comprising the State. For this standard, Nb = 4.
  59. uint8 Nk;// * Number of 32-bit words comprising the Cipher Key. For this standard, Nk = 4, 6, or 8
  60. uint8 Nr;// Number of rounds, which is a function of  Nk  and  Nb (which is fixed). For this standard, Nr = 10, 12, or 14

  62. //S-box transformation table
  63. static uint8 s_box[256] = {
  64.         // 0     1     2     3     4     5     6     7     8     9     a     b     c     d     e     f
  65.         0x63, 0x7c, 0x77, 0x7b, 0xf2, 0x6b, 0x6f, 0xc5, 0x30, 0x01, 0x67, 0x2b, 0xfe, 0xd7, 0xab, 0x76, // 0
  66.         0xca, 0x82, 0xc9, 0x7d, 0xfa, 0x59, 0x47, 0xf0, 0xad, 0xd4, 0xa2, 0xaf, 0x9c, 0xa4, 0x72, 0xc0, // 1
  67.         0xb7, 0xfd, 0x93, 0x26, 0x36, 0x3f, 0xf7, 0xcc, 0x34, 0xa5, 0xe5, 0xf1, 0x71, 0xd8, 0x31, 0x15, // 2
  68.         0x04, 0xc7, 0x23, 0xc3, 0x18, 0x96, 0x05, 0x9a, 0x07, 0x12, 0x80, 0xe2, 0xeb, 0x27, 0xb2, 0x75, // 3
  69.         0x09, 0x83, 0x2c, 0x1a, 0x1b, 0x6e, 0x5a, 0xa0, 0x52, 0x3b, 0xd6, 0xb3, 0x29, 0xe3, 0x2f, 0x84, // 4
  70.         0x53, 0xd1, 0x00, 0xed, 0x20, 0xfc, 0xb1, 0x5b, 0x6a, 0xcb, 0xbe, 0x39, 0x4a, 0x4c, 0x58, 0xcf, // 5
  71.         0xd0, 0xef, 0xaa, 0xfb, 0x43, 0x4d, 0x33, 0x85, 0x45, 0xf9, 0x02, 0x7f, 0x50, 0x3c, 0x9f, 0xa8, // 6
  72.         0x51, 0xa3, 0x40, 0x8f, 0x92, 0x9d, 0x38, 0xf5, 0xbc, 0xb6, 0xda, 0x21, 0x10, 0xff, 0xf3, 0xd2, // 7
  73.         0xcd, 0x0c, 0x13, 0xec, 0x5f, 0x97, 0x44, 0x17, 0xc4, 0xa7, 0x7e, 0x3d, 0x64, 0x5d, 0x19, 0x73, // 8
  74.         0x60, 0x81, 0x4f, 0xdc, 0x22, 0x2a, 0x90, 0x88, 0x46, 0xee, 0xb8, 0x14, 0xde, 0x5e, 0x0b, 0xdb, // 9
  75.         0xe0, 0x32, 0x3a, 0x0a, 0x49, 0x06, 0x24, 0x5c, 0xc2, 0xd3, 0xac, 0x62, 0x91, 0x95, 0xe4, 0x79, // a
  76.         0xe7, 0xc8, 0x37, 0x6d, 0x8d, 0xd5, 0x4e, 0xa9, 0x6c, 0x56, 0xf4, 0xea, 0x65, 0x7a, 0xae, 0x08, // b
  77.         0xba, 0x78, 0x25, 0x2e, 0x1c, 0xa6, 0xb4, 0xc6, 0xe8, 0xdd, 0x74, 0x1f, 0x4b, 0xbd, 0x8b, 0x8a, // c
  78.         0x70, 0x3e, 0xb5, 0x66, 0x48, 0x03, 0xf6, 0x0e, 0x61, 0x35, 0x57, 0xb9, 0x86, 0xc1, 0x1d, 0x9e, // d
  79.         0xe1, 0xf8, 0x98, 0x11, 0x69, 0xd9, 0x8e, 0x94, 0x9b, 0x1e, 0x87, 0xe9, 0xce, 0x55, 0x28, 0xdf, // e
  80.         0x8c, 0xa1, 0x89, 0x0d, 0xbf, 0xe6, 0x42, 0x68, 0x41, 0x99, 0x2d, 0x0f, 0xb0, 0x54, 0xbb, 0x16};// f

  82. //Inverse S-box transformation table
  83. static uint8 inv_s_box[256] = {
  84.         // 0     1     2     3     4     5     6     7     8     9     a     b     c     d     e     f
  85.         0x52, 0x09, 0x6a, 0xd5, 0x30, 0x36, 0xa5, 0x38, 0xbf, 0x40, 0xa3, 0x9e, 0x81, 0xf3, 0xd7, 0xfb, // 0
  86.         0x7c, 0xe3, 0x39, 0x82, 0x9b, 0x2f, 0xff, 0x87, 0x34, 0x8e, 0x43, 0x44, 0xc4, 0xde, 0xe9, 0xcb, // 1
  87.         0x54, 0x7b, 0x94, 0x32, 0xa6, 0xc2, 0x23, 0x3d, 0xee, 0x4c, 0x95, 0x0b, 0x42, 0xfa, 0xc3, 0x4e, // 2
  88.         0x08, 0x2e, 0xa1, 0x66, 0x28, 0xd9, 0x24, 0xb2, 0x76, 0x5b, 0xa2, 0x49, 0x6d, 0x8b, 0xd1, 0x25, // 3
  89.         0x72, 0xf8, 0xf6, 0x64, 0x86, 0x68, 0x98, 0x16, 0xd4, 0xa4, 0x5c, 0xcc, 0x5d, 0x65, 0xb6, 0x92, // 4
  90.         0x6c, 0x70, 0x48, 0x50, 0xfd, 0xed, 0xb9, 0xda, 0x5e, 0x15, 0x46, 0x57, 0xa7, 0x8d, 0x9d, 0x84, // 5
  91.         0x90, 0xd8, 0xab, 0x00, 0x8c, 0xbc, 0xd3, 0x0a, 0xf7, 0xe4, 0x58, 0x05, 0xb8, 0xb3, 0x45, 0x06, // 6
  92.         0xd0, 0x2c, 0x1e, 0x8f, 0xca, 0x3f, 0x0f, 0x02, 0xc1, 0xaf, 0xbd, 0x03, 0x01, 0x13, 0x8a, 0x6b, // 7
  93.         0x3a, 0x91, 0x11, 0x41, 0x4f, 0x67, 0xdc, 0xea, 0x97, 0xf2, 0xcf, 0xce, 0xf0, 0xb4, 0xe6, 0x73, // 8
  94.         0x96, 0xac, 0x74, 0x22, 0xe7, 0xad, 0x35, 0x85, 0xe2, 0xf9, 0x37, 0xe8, 0x1c, 0x75, 0xdf, 0x6e, // 9
  95.         0x47, 0xf1, 0x1a, 0x71, 0x1d, 0x29, 0xc5, 0x89, 0x6f, 0xb7, 0x62, 0x0e, 0xaa, 0x18, 0xbe, 0x1b, // a
  96.         0xfc, 0x56, 0x3e, 0x4b, 0xc6, 0xd2, 0x79, 0x20, 0x9a, 0xdb, 0xc0, 0xfe, 0x78, 0xcd, 0x5a, 0xf4, // b
  97.         0x1f, 0xdd, 0xa8, 0x33, 0x88, 0x07, 0xc7, 0x31, 0xb1, 0x12, 0x10, 0x59, 0x27, 0x80, 0xec, 0x5f, // c
  98.         0x60, 0x51, 0x7f, 0xa9, 0x19, 0xb5, 0x4a, 0x0d, 0x2d, 0xe5, 0x7a, 0x9f, 0x93, 0xc9, 0x9c, 0xef, // d
  99.         0xa0, 0xe0, 0x3b, 0x4d, 0xae, 0x2a, 0xf5, 0xb0, 0xc8, 0xeb, 0xbb, 0x3c, 0x83, 0x53, 0x99, 0x61, // e
  100.         0x17, 0x2b, 0x04, 0x7e, 0xba, 0x77, 0xd6, 0x26, 0xe1, 0x69, 0x14, 0x63, 0x55, 0x21, 0x0c, 0x7d};// f

  102. //Generates the round constant Rcon[i]
  103. uint8 R[] = {0x02, 0x00, 0x00, 0x00};

  105. uint8 * Rcon(uint8 i) {
  106.         
  107.         if (i == 1) {
  108.                 R[0] = 0x01; // x^(1-1) = x^0 = 1
  109.         } else if (i > 1) {
  110.                 R[0] = 0x02;
  111.                 i--;
  112.                 while (i-1 > 0) {
  113.                         R[0] = gmult(R[0], 0x02);
  114.                         i--;
  115.                 }
  116.         }
  117.         
  118.         return R;
  119. }

  121. /*
  122. * Transformation in the Cipher and Inverse Cipher in which a Round
  123. * Key is added to the State using an XOR operation. The length of a
  124. * Round Key equals the size of the State (i.e., for Nb = 4, the Round
  125. * Key length equals 128 bits/16 bytes).
  126. */
  127. //輪密鑰加,128位的State按位與 128位的密鑰異或
  128. void add_round_key(uint8 *state, uint8 *w, uint8 r) {
  129.         
  130.         uint8 c;
  131.         
  132.         for (c = 0; c < Nb; c++) {
  133.                 state[Nb*0+c] = state[Nb*0+c]^w[4*Nb*r+4*c+0];   //debug, so it works for Nb !=4
  134.                 state[Nb*1+c] = state[Nb*1+c]^w[4*Nb*r+4*c+1];
  135.                 state[Nb*2+c] = state[Nb*2+c]^w[4*Nb*r+4*c+2];
  136.                 state[Nb*3+c] = state[Nb*3+c]^w[4*Nb*r+4*c+3];        
  137.         }
  138. }

  140. /*
  141. * Transformation in the Cipher that takes all of the columns of the
  142. * State and mixes their data (independently of one another) to
  143. * produce new columns.
  144. */
  145. //列混合
  146. void mix_columns(uint8 *state) {

  148.         uint8 a[] = {0x02, 0x01, 0x01, 0x03}; // a(x) = {02} + {01}x + {01}x2 + {03}x3
  149.         uint8 i, j, col[4], res[4];

  151.         for (j = 0; j < Nb; j++) {
  152.                 for (i = 0; i < 4; i++) {
  153.                         col[i] = state[Nb*i+j];
  154.                 }

  156.                 coef_mult(a, col, res);

  158.                 for (i = 0; i < 4; i++) {
  159.                         state[Nb*i+j] = res[i];
  160.                 }
  161.         }
  162. }

  164. /*
  165. * Transformation in the Inverse Cipher that is the inverse of
  166. * MixColumns().
  167. */
  168. //逆列混合
  169. void inv_mix_columns(uint8 *state) {

  171.         uint8 a[] = {0x0e, 0x09, 0x0d, 0x0b}; // a(x) = {0e} + {09}x + {0d}x2 + {0b}x3
  172.         uint8 i, j, col[4], res[4];

  174.         for (j = 0; j < Nb; j++) {
  175.                 for (i = 0; i < 4; i++) {
  176.                         col[i] = state[Nb*i+j];
  177.                 }

  179.                 coef_mult(a, col, res);

  181.                 for (i = 0; i < 4; i++) {
  182.                         state[Nb*i+j] = res[i];
  183.                 }
  184.         }
  185. }

  187. /*
  188. * Transformation in the Cipher that processes the State by cyclically
  189. * shifting the last three rows of the State by different offsets.
  190. */
  191. //行移位
  192. void shift_rows(uint8 *state) {

  194.         uint8 i, k, s, tmp;

  196.         for (i = 1; i < 4; i++) {
  197.                 // shift(1,4)=1; shift(2,4)=2; shift(3,4)=3
  198.                 // shift(r, 4) = r;
  199.                 s = 0;
  200.                 while (s < i) {
  201.                         tmp = state[Nb*i+0];
  202.                         
  203.                         for (k = 1; k < Nb; k++) {
  204.                                 state[Nb*i+k-1] = state[Nb*i+k];
  205.                         }

  207.                         state[Nb*i+Nb-1] = tmp;
  208.                         s++;
  209.                 }
  210.         }
  211. }

  213. /*
  214. * Transformation in the Inverse Cipher that is the inverse of
  215. * ShiftRows().
  216. */
  217. //逆行移位
  218. void inv_shift_rows(uint8 *state) {

  220.         uint8 i, k, s, tmp;

  222.         for (i = 1; i < 4; i++) {
  223.                 s = 0;
  224.                 while (s < i) {
  225.                         tmp = state[Nb*i+Nb-1];
  226.                         
  227.                         for (k = Nb-1; k > 0; k--) {
  228.                                 state[Nb*i+k] = state[Nb*i+k-1];
  229.                         }

  231.                         state[Nb*i+0] = tmp;
  232.                         s++;
  233.                 }
  234.         }
  235. }

  237. /*
  238. * Transformation in the Cipher that processes the State using a non-
  239. * linear byte substitution table (S-box) that operates on each of the
  240. * State bytes independently.
  241. */
  242. //字節(jié)代替
  243. void sub_bytes(uint8 *state) {

  245.         uint8 i, j;
  246.         uint8 row, col;

  248.         for (i = 0; i < 4; i++) {
  249.                 for (j = 0; j < Nb; j++) {
  250.                         row = (state[Nb*i+j] & 0xf0) >> 4;
  251.                         col = state[Nb*i+j] & 0x0f;
  252.                         state[Nb*i+j] = s_box[16*row+col];
  253.                 }
  254.         }
  255. }

  257. /*
  258. * Transformation in the Inverse Cipher that is the inverse of
  259. * SubBytes().
  260. */
  261. //逆字節(jié)代替
  262. void inv_sub_bytes(uint8 *state) {

  264.         uint8 i, j;
  265.         uint8 row, col;

  267.         for (i = 0; i < 4; i++) {
  268.                 for (j = 0; j < Nb; j++) {
  269.                         row = (state[Nb*i+j] & 0xf0) >> 4;
  270.                         col = state[Nb*i+j] & 0x0f;
  271.                         state[Nb*i+j] = inv_s_box[16*row+col];
  272.                 }
  273.         }
  274. }

  276. /*
  277. * Function used in the Key Expansion routine that takes a four-byte
  278. * input word and applies an S-box to each of the four bytes to
  279. * produce an output word.
  280. */
  281. //S盒變換
  282. void sub_word(uint8 *w) {

  284.         uint8 i;

  286.         for (i = 0; i < 4; i++) {
  287.                 w[i] = s_box[16*((w[i] & 0xf0) >> 4) + (w[i] & 0x0f)];
  288.         }
  289. }

  291. /*
  292. * Function used in the Key Expansion routine that takes a four-byte
  293. * word and performs a cyclic permutation.
  294. */
  295. //左移
  296. void rot_word(uint8 *w) {

  298.         uint8 tmp;
  299.         uint8 i;

  301.         tmp = w[0];

  303.         for (i = 0; i < 3; i++) {
  304.                 w[i] = w[i+1];
  305.         }

  307.         w[3] = tmp;
  308. }

  310. /*
  311. * Key Expansion
  312. */
  313. //擴(kuò)展密鑰
  314. void key_expansion(uint8 *key, uint8 *w) {

  316.         uint8 tmp[4];
  317.         uint8 i;
  318.         uint8 len = Nb*(Nr+1);

  320.         for (i = 0; i < Nk; i++) {
  321.                 w[4*i+0] = key[4*i+0];
  322.                 w[4*i+1] = key[4*i+1];
  323.                 w[4*i+2] = key[4*i+2];
  324.                 w[4*i+3] = key[4*i+3];
  325.         }

  327.         for (i = Nk; i < len; i++) {
  328.                 tmp[0] = w[4*(i-1)+0];
  329.                 tmp[1] = w[4*(i-1)+1];
  330.                 tmp[2] = w[4*(i-1)+2];
  331.                 tmp[3] = w[4*(i-1)+3];

  333.                 if (i%Nk == 0) {

  335.                         rot_word(tmp);
  336.                         sub_word(tmp);
  337.                         coef_add(tmp, Rcon(i/Nk), tmp);

  339.                 } else if (Nk > 6 && i%Nk == 4) {

  341.                         sub_word(tmp);

  343.                 }

  345.                 w[4*i+0] = w[4*(i-Nk)+0]^tmp[0];
  346.                 w[4*i+1] = w[4*(i-Nk)+1]^tmp[1];
  347.                 w[4*i+2] = w[4*(i-Nk)+2]^tmp[2];
  348.                 w[4*i+3] = w[4*(i-Nk)+3]^tmp[3];
  349.         }
  350. }
  351. //加密函數(shù)
  352. void cipher(uint8 *in, uint8 *out, uint8 *key) {

  354.         uint8 state[4*Nb];
  355.         uint8 r, i, j;
  356.         uint8 *w;
  357.         
  358.         Nk = 4;
  359.         Nr = 10;//輪數(shù)為10
  360.          
  361.         w = malloc(Nb*(Nr+1)*4);//申請(qǐng)擴(kuò)展密鑰長(zhǎng)度為176
  362.         key_expansion(key, w);//擴(kuò)展密鑰
  363.         for (i = 0; i < 4; i++) {
  364.                 for (j = 0; j < Nb; j++) {
  365.                         state[Nb*i+j] = in[i+4*j];
  366.                 }
  367.         }

  369.         add_round_key(state, w, 0);//輪密鑰加

  371.         for (r = 1; r < Nr; r++) {
  372.                 sub_bytes(state);//字節(jié)代替
  373.                 shift_rows(state);//行移位
  374.                 mix_columns(state);//列混合
  375.                 add_round_key(state, w, r);//輪密鑰加
  376.         }
  377.   //最后一輪只執(zhí)行3個(gè)階段
  378.         sub_bytes(state);
  379.         shift_rows(state);
  380.         add_round_key(state, w, Nr);

  382.         for (i = 0; i < 4; i++) {
  383.                 for (j = 0; j < Nb; j++) {
  384.                         out[i+4*j] = state[Nb*i+j];
  385.                 }
  386.         }
  387. }

  389. //解密函數(shù)
  390. void inv_cipher(uint8 *in, uint8 *out, uint8 *key) {

  392.         uint8 state[4*Nb];
  393.         uint8 r, i, j;
  394.         uint8 *w;
  395.         
  396.         Nk = 4;
  397.         Nr = 10;//輪數(shù)為10
  398.         
  399.         w = malloc(Nb*(Nr+1)*4);//申請(qǐng)擴(kuò)展密鑰長(zhǎng)度為176
  400.         key_expansion(key, w);//擴(kuò)展密鑰
  401.         for (i = 0; i < 4; i++) {
  402.                 for (j = 0; j < Nb; j++) {
  403.                         state[Nb*i+j] = in[i+4*j];
  404.                 }
  405.         }

  407.         add_round_key(state, w, Nr);//輪密鑰加

  409.         for (r = Nr-1; r >= 1; r--) {
  410.                 inv_shift_rows(state);//逆行移位
  411.                 inv_sub_bytes(state);//逆字節(jié)代替
  412.                 add_round_key(state, w, r);//輪密鑰加
  413.                 inv_mix_columns(state);//逆列混合
  414.         }

  416.         inv_shift_rows(state);//逆行移位
  417.         inv_sub_bytes(state);//逆字節(jié)代替
  418.         add_round_key(state, w, 0);//輪密鑰加

  420.         for (i = 0; i < 4; i++) {
  421.                 for (j = 0; j < Nb; j++) {
  422.                         out[i+4*j] = state[Nb*i+j];
  423.                 }
  424.         }
  425. }
復(fù)制代碼

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AES.rar (3.91 KB, 下載次數(shù): 130)


作者: yxy@@    時(shí)間: 2019-10-18 22:59
有用，超級(jí)棒的
作者: yxy@@    時(shí)間: 2019-10-18 23:00
很棒，很有用的
作者: hongpanfeng    時(shí)間: 2020-4-14 17:16
很有用，值得下載
作者: Listen丶51    時(shí)間: 2020-6-5 14:18
你好，請(qǐng)問(wèn)這個(gè)密鑰位數(shù)可以改變嗎？可以改變位數(shù)要修改那些地方的代碼？請(qǐng)請(qǐng)教，，，謝謝！
作者: 沒(méi)有你    時(shí)間: 2020-6-6 18:22
Listen丶51 發(fā)表于 2020-6-5 14:18
你好，請(qǐng)問(wèn)這個(gè)密鑰位數(shù)可以改變嗎？可以改變位數(shù)要修改那些地方的代碼？請(qǐng)請(qǐng)教，，，謝謝！

AES加密算法有128位、192位和256位，這個(gè)只是128位的例子。如果有興趣可以自己網(wǎng)上搜索資料研究192位和256位的實(shí)現(xiàn)。
作者: 8625299    時(shí)間: 2021-4-14 11:07
好東東,好資料，51黑有你更精彩!!!賺黑幣下載
作者: 15275692759    時(shí)間: 2021-6-2 18:37
有用，太好了吧 贊
作者: jiayong612    時(shí)間: 2021-6-7 18:36
非常好！實(shí)用！值得一試！
作者: QAS    時(shí)間: 2022-12-27 16:51
您好，是ECB 128 自動(dòng)補(bǔ)零嗎？



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