Java有相關(guān)的實(shí)現(xiàn)類：具體原理如下
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對(duì)于任意長(zhǎng)度的明文，AES首先對(duì)其進(jìn)行分組，每組的長(zhǎng)度為128位。分組之后將分別對(duì)每個(gè)128位的明文分組進(jìn)行加密。
對(duì)于每個(gè)128位長(zhǎng)度的明文分組的加密過(guò)程如下：
（1）將128位AES明文分組放入狀態(tài)矩陣中。
（2）AddRoundKey變換：對(duì)狀態(tài)矩陣進(jìn)行AddRoundKey變換，與膨脹后的密鑰進(jìn)行異或操作（密鑰膨脹將在實(shí)驗(yàn)原理七中詳細(xì)討論）。
（3）10輪循環(huán)：AES對(duì)狀態(tài)矩陣進(jìn)行了10輪類似的子加密過(guò)程。前9輪子加密過(guò)程中，每一輪子加密過(guò)程包括4種不同的變換，而最后一輪只有3種變換，前9輪的子加密步驟如下：
● SubBytes變換：SubBytes變換是一個(gè)對(duì)狀態(tài)矩陣非線性的變換；
● ShiftRows變換：ShiftRows變換對(duì)狀態(tài)矩陣的行進(jìn)行循環(huán)移位；
● MixColumns變換：MixColumns變換對(duì)狀態(tài)矩陣的列進(jìn)行變換；
● AddRoundKey變換：AddRoundKey變換對(duì)狀態(tài)矩陣和膨脹后的密鑰進(jìn)行異或操作。
最后一輪的子加密步驟如下：
● SubBytes變換：SubBytes變換是一個(gè)對(duì)狀態(tài)矩陣非線性的變換；
● ShiftRows變換：ShiftRows變換對(duì)狀態(tài)矩陣的行進(jìn)行循環(huán)移位；
● AddRoundKey變換：AddRoundKey變換對(duì)狀態(tài)矩陣和膨脹后的密鑰進(jìn)行異或操作；
（4）經(jīng)過(guò)10輪循環(huán)的狀態(tài)矩陣中的內(nèi)容就是加密后的密文。
AES的加密算法的偽代碼如下。
在AES算法中，AddRoundKey變換需要使用膨脹后的密鑰，原始的128位密鑰經(jīng)過(guò)膨脹會(huì)產(chǎn)生44個(gè)字（每個(gè)字為32位）的膨脹后的密鑰，這44個(gè)字的膨脹后的密鑰供11次AddRoundKey變換使用，一次AddRoundKey使用4個(gè)字（128位）的膨脹后的密鑰。
三．AES的分組過(guò)程
對(duì)于任意長(zhǎng)度的明文，AES首先對(duì)其進(jìn)行分組，分組的方法與DES相同，即對(duì)長(zhǎng)度不足的明文分組后面補(bǔ)充0即可，只是每一組的長(zhǎng)度為128位。
AES的密鑰長(zhǎng)度有128比特，192比特和256比特三種標(biāo)準(zhǔn)，其他長(zhǎng)度的密鑰并沒(méi)有列入到AES聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)中，在下面的介紹中，我們將以128位密鑰為例。
四．狀態(tài)矩陣
狀態(tài)矩陣是一個(gè)4行、4列的字節(jié)矩陣，所謂字節(jié)矩陣就是指矩陣中的每個(gè)元素都是一個(gè)1字節(jié)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。我們將狀態(tài)矩陣記為State，State中的元素記為Sij，表示狀態(tài)矩陣中第i行第j列的元素。128比特的明文分組按字節(jié)分成16塊，第一塊記為“塊0”，第二塊記為“塊1”，依此類推，最后一塊記為“塊15”，然后將這16塊明文數(shù)據(jù)放入到狀態(tài)矩陣中，將這16塊明文數(shù)據(jù)放入到狀態(tài)矩陣中的方法如圖2-2-1所示。
塊0
塊4
塊8
塊12
塊1
塊5
塊9
塊13
塊2
塊6
塊10
塊14
塊3
塊7
塊11
塊15
圖2-2-1 將明文塊放入狀態(tài)矩陣中
五．AddRoundKey變換
狀態(tài)矩陣生成以后，首先要進(jìn)行AddRoundKey變換，AddRoundKey變換將狀態(tài)矩陣與膨脹后的密鑰進(jìn)行按位異或運(yùn)算，如下所示。
其中，c表示列數(shù)，數(shù)組W為膨脹后的密鑰，round為加密輪數(shù)，Nb為狀態(tài)矩陣的列數(shù)。
它的過(guò)程如圖2-2-2所示。
圖2-2-2 AES算法AddRoundKey變換
六．10輪循環(huán)
經(jīng)過(guò)AddRoundKey的狀態(tài)矩陣要繼續(xù)進(jìn)行10輪類似的子加密過(guò)程。前9輪子加密過(guò)程中，每一輪要經(jīng)過(guò)4種不同的變換，即SubBytes變換、ShiftRows變換、MixColumns變換和AddRoundKey變換，而最后一輪只有3種變換，即SubBytes變換、ShiftRows變換和AddRoundKey變換。AddRoundKey變換已經(jīng)討論過(guò)，下面分別討論余下的三種變換。
1．SubBytes變換
SubBytes是一個(gè)獨(dú)立作用于狀態(tài)字節(jié)的非線性變換，它由以下兩個(gè)步驟組成：
（1）在GF（28）域，求乘法的逆運(yùn)算，即對(duì)于α∈GF（28）求β∈GF（28），使αβ =βα = 1mod（x8 + x4 + x3 + x + 1）。
（2）在GF（28）域做變換，變換使用矩陣乘法，如下所示：
由于所有的運(yùn)算都在GF（28）域上進(jìn)行，所以最后的結(jié)果都在GF（28）上。若g∈GF（28）是GF（28）的本原元素，則對(duì)于α∈GF（28），α≠0，則存在
β ∈ GF（28），使得：
β = gαmod（x8 + x4 + x3 + x + 1）
由于g255 = 1mod（x8 + x4 + x3 + x + 1）
所以g255-α = β-1mod（x8 + x4 + x3 + x + 1）
根據(jù)SubBytes變換算法，可以得出SubBytes的置換表，如表2-2-1所示，這個(gè)表也叫做AES的S盒。該表的使用方法如下：狀態(tài)矩陣中每個(gè)元素都要經(jīng)過(guò)該表替換，每個(gè)元素為8比特，前4比特決定了行號(hào)，后4比特決定了列號(hào)，例如求SubBytes(0C)查表的0行C列得FE。
表2-2-1 AES的SubBytes置換表
它的變換過(guò)程如圖2-2-3所示。
圖2-2-3 SubBytes變換
AES加密過(guò)程需要用到一些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，其中包括GF(2)域上的多項(xiàng)式、GF（28）域上的多項(xiàng)式的計(jì)算和矩陣乘法運(yùn)算等，有興趣的同學(xué)請(qǐng)參考相關(guān)的數(shù)學(xué)書(shū)籍。
2．ShiftRows變換
ShiftRows變換比較簡(jiǎn)單，狀態(tài)矩陣的第1行不發(fā)生改變，第2行循環(huán)左移1字節(jié)，第3行循環(huán)左移2字節(jié)，第4行循環(huán)左移3字節(jié)。ShiftRows變換的過(guò)程如圖2-2-4所示。
圖2-2-4 AES的ShiftRows變換
3．MixColumns變換
在MixColumns變換中，狀態(tài)矩陣的列看作是域GF（28）的多項(xiàng)式，模(x4＋1)乘以c（x）的結(jié)果：
c(x)＝(03)x3＋(01)x2+(01)x+(02)
這里(03)為十六進(jìn)制表示，依此類推。c(x)與x4＋1互質(zhì)，故存在逆：
d(x)=(0B)x3＋(0D)x2＋(0G)x＋(0E)使c(x)?d(x) = (D1)mod(x4＋1)。
設(shè)有：
它的過(guò)程如圖2-2-5所示。
圖2-2-5 AES算法MixColumns變換
七．密鑰膨脹
在AES算法中，AddRoundKey變換需要使用膨脹后的密鑰，膨脹后的密鑰記為子密鑰，原始的128位密鑰經(jīng)過(guò)膨脹會(huì)產(chǎn)生44個(gè)字（每個(gè)字為32位）的子密鑰，這44個(gè)字的子密鑰供11次AddRoundKey變換使用，一次AddRoundKey使用4個(gè)字（128位）的膨脹后的密鑰。
密鑰膨脹算法是以字為基礎(chǔ)的（一個(gè)字由4個(gè)字節(jié)組成，即32比特）。128比特的原始密鑰經(jīng)過(guò)膨脹后將產(chǎn)生44個(gè)字的子密鑰，我們將這44個(gè)密鑰保存在一個(gè)字?jǐn)?shù)組中，記為W[44]。128比特的原始密鑰分成16份，存放在一個(gè)字節(jié)的數(shù)組：Key[0]，Key[1]……Key[15]中。
在密鑰膨脹算法中，Rcon是一個(gè)10個(gè)字的數(shù)組，在數(shù)組中保存著算法定義的常數(shù)，分別為：
Rcon[0] = 0x01000000
Rcon[1] = 0x02000000
Rcon[2] = 0x04000000
Rcon[3] = 0x08000000
Rcon[4] = 0x10000000
Rcon[5] = 0x20000000
Rcon[6] = 0x40000000
Rcon[7] = 0x80000000
Rcon[8] = 0x1b000000
Rcon[9] = 0x36000000
另外，在密鑰膨脹中包括其他兩個(gè)操作RotWord和SubWord，下面對(duì)這兩個(gè)操作做說(shuō)明：
RotWord( B0,B1,B2,B3 )對(duì)4個(gè)字節(jié)B0,B1,B2,B3進(jìn)行循環(huán)移位，即
RotWord( B0,B1,B2,B3 ) = ( B1,B2,B3,B0 )
SubWord( B0,B1,B2,B3 )對(duì)4個(gè)字節(jié)B0,B1,B2,B3使用AES的S盒，即
SubWord( B0,B1,B2,B3 ) = ( B’0,B’1,B’2,B’3 )
其中，B’i = SubBytes（Bi），i = 0,1,2,3。
密鑰膨脹的算法如下：
八．解密過(guò)程
AES的加密和解密過(guò)程并不相同，首先密文按128位分組，分組方法和加密時(shí)的分組方法相同，然后進(jìn)行輪變換。
AES的解密過(guò)程可以看成是加密過(guò)程的逆過(guò)程，它也由10輪循環(huán)組成，每一輪循環(huán)包括四個(gè)變換分別為InvShiftRows變換、InvSubBytes變換、InvMixColumns變換和AddRoundKey變換；
這個(gè)過(guò)程可以描述為如下代碼片段所示：
九．InvShiftRows變換
InvShiftRows變換是ShiftRows變換的逆過(guò)程，十分簡(jiǎn)單，指定InvShiftRows的變換如下。
Sr,(c+shift(r,Nb))modNb= Sr,c for 0 r 4 and 0 ≤ c Nb
圖2-2-6演示了這個(gè)過(guò)程。
圖2-2-6 AES算法InvShiftRows變換
十．InvSubBytes變換
InvSubBytes變換是SubBytes變換的逆變換，利用AES的S盒的逆作字節(jié)置換，表2-2-2為InvSubBytes變換的置換表。
表2-2-2 InvSubBytes置換表
十一．InvMixColumns變換
InvMixColumns變換與MixColumns變換類似，每列乘以d(x)
d(x) = (OB)x3 + (0D)x2 + (0G)x + (0E)
下列等式成立：
( (03)x3 + (01)x2 + (01)x + (02) )⊙d(x) = (01)
上面的內(nèi)容可以描述為以下的矩陣乘法：
十二．AddRoundKey變換
AES解密過(guò)程的AddRoundKey變換與加密過(guò)程中的AddRoundKey變換一樣，都是按位與子密鑰做異或操作。解密過(guò)程的密鑰膨脹算法也與加密的密鑰膨脹算法相同。最后狀態(tài)矩陣中的數(shù)據(jù)就是明文。
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include fcntl.h
#include unistd.h
#define JIA_SIZE 1024
#define M_S 25
//加密菜單
void menu()
{
puts("(1)加密");
puts("(2)解密");
puts("(3)退出");
}
//加密
void jiami(const char *path/*加密路徑*/)
{
int i;
int fp,len;
char buffer[1024];
puts("正在加密... ...");
fp = open(path,O_RDWR); //open以讀寫方式打開(kāi)
len=read(fp,buffer,1024);
puts("將要加密的數(shù)據(jù)");
puts(buffer);
printf("字符一共有: %d\n",len);
puts("準(zhǔn)備加密");
for(i=0;ilen;i++)
{
buffer[i] ^= M_S;
}
lseek(fp,0,SEEK_SET);
write(fp,buffer,len);
close(fp); //關(guān)閉文件
}
int main(int argc,char *argv[])
{
FILE *fp;
char buffer[JIA_SIZE];
char ch;
if(argc 2){ //如果沒(méi)有輸入路徑就錯(cuò)誤
puts("請(qǐng)輸入正確的參數(shù)比如: ./jiami /home/long/bin/123.txt");
return 0;
}
else{//顯示加密或者解密路徑
printf("你加密或者解密的路徑:");
puts(argv[1]);
}
menu(); //顯示菜單
switch(ch=getchar())
{
case '1'://加密
jiami(argv[1]);
break;
case '2'://解密
jiami(argv[1]);
break;
case '3'://退出
return 0;
break;
defualt:
puts("請(qǐng)輸入正確的菜單參數(shù)(1-3)");
}
return 0;
}
先看用什么方式的加密,拿AES來(lái)說(shuō),你需要問(wèn)java要到混淆值、初始化向量與AES加密的方式如AES-192-CFB.然后直接調(diào)用openssl_decrypt方法進(jìn)行解密.
openssl_decrypt('需要解密的字符串','AES-192-CFB','混淆值',0,'初始化向量'),true)
重慶分公司
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