AES算法C++源码

### AES算法C++源码解析 #### 一、AES算法简介 高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES）是一种对称加密算法，被广泛应用于数据安全领域。AES算法支持三种密钥长度：128位、192位和256位。其安全性基于复杂的数学变换，包括替换、置换等操作。 #### 二、源码结构分析 在提供的代码片段中，可以看到一个名为`AES`的类，该类实现了AES加密的核心功能，并支持不同长度的密钥。接下来将详细解析这些代码。 #### 三、核心类定义 ```cpp class AES { public: typedef enum ENUM_KeySize_ { BIT128 = 0, BIT192, BIT256 } ENUM_KEYSIZE; public: AES(ENUM_KEYSIZE keysize, BYTE* key); // 构造函数 ~AES(void); // 析构函数 void Cipher(BYTE* input, BYTE* output); // 加密函数 void InvCipher(BYTE* input, BYTE* output); // 解密函数 protected: BYTE* RotWord(BYTE* word); // 字循环移位 BYTE* SubWord(BYTE* word); // 字替换 void AddRoundKey(int round); // 添加轮密钥 void SubBytes(); // 替换字节 void InvSubBytes(); // 反向替换字节 void ShiftRows(); // 行移位 void InvShiftRows(); // 反向行移位 void MixColumns(); // 列混合 void InvMixColumns(); // 反向列混合 static BYTE gfmultby01(BYTE b); // 有限域乘法 (01) static BYTE gfmultby02(BYTE b); // 有限域乘法 (02) static BYTE gfmultby03(BYTE b); // 有限域乘法 (03) static BYTE gfmultby09(BYTE b); // 有限域乘法 (09) static BYTE gfmultby0b(BYTE b); // 有限域乘法 (0b) static BYTE gfmultby0d(BYTE b); // 有限域乘法 (0d) static BYTE gfmultby0e(BYTE b); // 有限域乘法 (0e) private: int Nb; // 块大小 int Nk; // 密钥字节数 int Nr; // 轮数 BYTE* key; // 种子密钥 struct BYTE4_ { BYTE w[4]; } *w; // 密钥扩展数组 BYTE State[4]; // 状态矩阵 }; ``` #### 四、构造函数与析构函数 - **构造函数** `AES(ENUM_KEYSIZE keysize, BYTE* key)`：初始化AES对象时指定密钥大小和密钥值。 - **析构函数** `~AES(void)`：用于释放对象占用的资源。 #### 五、加密与解密函数 - **Cipher(BYTE* input, BYTE* output)**：执行AES加密操作，将输入数据`input`加密后存入`output`。 - **InvCipher(BYTE* input, BYTE* output)**：执行AES解密操作，将加密后的数据`input`解密后存入`output`。 #### 六、辅助函数 - **RotWord(BYTE* word)**：实现字的循环移位。 - **SubWord(BYTE* word)**：实现字的替换。 - **AddRoundKey(int round)**：添加轮密钥。 - **SubBytes()**：替换字节。 - **InvSubBytes()**：反向替换字节。 - **ShiftRows()**：行移位。 - **InvShiftRows()**：反向行移位。 - **MixColumns()**：列混合。 - **InvMixColumns()**：反向列混合。 - **gfmultby01(BYTE b)**、**gfmultby02(BYTE b)**、**gfmultby03(BYTE b)**、**gfmultby09(BYTE b)**、**gfmultby0b(BYTE b)**、**gfmultby0d(BYTE b)**、**gfmultby0e(BYTE b)**：这些函数用于执行有限域上的乘法操作，是AES算法中的关键步骤之一。 #### 七、成员变量解释 - **Nb**：块大小，通常为4。 - **Nk**：密钥字节数，取决于密钥大小。 - **Nr**：轮数，与密钥大小有关。 - **key**：种子密钥。 - **w**：密钥扩展数组。 - **State**：状态矩阵，用于存储加密过程中的中间结果。 #### 八、总结 这段C++代码提供了一个完整的AES加密/解密实现框架。通过构造函数可以设置不同的密钥长度，并利用提供的加密和解密方法来处理数据。理解这些核心函数的逻辑对于深入学习AES算法非常有帮助。AES算法的安全性和效率使其成为数据保护的重要工具之一，在各种应用场景中都有着广泛的应用。