何为AES？
这里我只给出AES加密算法的流程（解密的大致与加密相同，只是过程不一样而已），剩余的还需要各位大佬自己学习。
本文以
明文：ILoveYouYouKnow?
密钥：1111111111111111
为样例进行解说，里面会有每一步的结果。
首先给个流程图：
可以看到明文首先会跟第一个子密钥矩阵进行轮密钥加，所以我们的第一步是产生子密钥，但是产生多少子密钥呢？？这里是AES-128共有10轮循环，所以我们也要有10轮的子密钥，而且每轮的子密钥为4*4的矩阵，所以我们一共需要产生44个密钥对。
如何产生呢？？
首先有个Rcon常数表：
这个表是干啥的？
密钥W[i]在过程中，这一轮的密钥.如果i不是4的倍数，那么第i列由如下等式确定：
W[i]=W[i-4]⨁W[i-1]
2.如果i是4的倍数，那么第i列由如下等式确定：
W[i]=W[i-4]⨁T(W[i-1])
其他的都去百度吧，这里不给出解释。
就这样我们得到了44列密钥即10轮子密钥，
在本文中44列密钥是这样的的：
然后得到10轮子密钥矩阵
这里面我是用没有任何技巧的C语言直接打出来的代码有点繁琐，大佬看看就好：
代码实现：
///密钥扩展
void tuozhan()
{
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
strcpy(K[i][j],miyaojuzhen[j][i]);
}
}
for(int i=4; i<44; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
int n1=0,n2=0;
if(strlen(K[i-4][j])==2)///K[I-4]为必求
{
if(K[i-4][j][0]>='A'&&K[i-4][j][0]<='F')
n1+=((K[i-4][j][0]-55)*16);
else if(K[i-4][j][0]>='a'&&K[i-4][j][0]<='f')
n1+=((K[i-4][j][0]-'a'+10)*16);
else
n1+=(K[i-4][j][0]-'0')*16;
if(K[i-4][j][1]>='A'&&K[i-4][j][1]<='F')
n1+=((K[i-4][j][1]-55));
else if(K[i-4][j][1]>='a'&&K[i-4][j][1]<='f')
n1+=((K[i-4][j][1]-'a'+10));
else
n1+=((K[i-4][j][1]-'0'));
}
else
{
if(K[i-4][j][0]>='A'&&K[i-4][j][0]<='F')
n1+=((K[i-4][j][0]-55));
else if(K[i-4][j][0]>='a'&&K[i-4][j][0]<='f')
n1+=((K[i-4][j][0]-'a'+10));
else
n1+=(K[i-4][j][0]-'0');
}
if(i%4==0)///如果为4的倍数则;Ki=Ki-4^T(Ki-1)
{
///获取T（Ki-1）
int h=0,l=0;
if(strlen(K[i-1][(j+1)%4])==1)
{
h=0;
if(K[i-1][(j+1)%4][0]>='A'&&K[i-1][(j+1)%4][0]<='F')
l=K[i-1][(j+1)%4][0]-'A'+10;
else if(K[i-1][(j+1)%4][0]>='a'&&K[i-1][(j+1)%4][0]<='f')
l=K[i-1][(j+1)%4][0]-'a'+10;
else
l=K[i-1][(j+1)%4][0]-'0';
}
else
{
if(K[i-1][(j+1)%4][0]>='A'&&K[i-1][(j+1)%4][0]<='F')
h=K[i-1][(j+1)%4][0]-'A'+10;
else if(K[i-1][(j+1)%4][0]>='a'&&K[i-1][(j+1)%4][0]<='f')
h=K[i-1][(j+1)%4][0]-'a'+10;
else
h=K[i-1][(j+1)%4][0]-'0';
if(K[i-1][(j+1)%4][1]>='A'&&K[i-1][(j+1)%4][1]<='F')
l=K[i-1][(j+1)%4][1]-'A'+10;
else if(K[i-1][(j+1)%4][1]>='a'&&K[i-1][(j+1)%4][1]<='f')
l=K[i-1][(j+1)%4][1]-'a'+10;
else
l=K[i-1][(j+1)%4][1]-'0';
}
if(h>16)
h-=7;
if(l>16)
l-=7;
int temps=s[h][l];///得到s盒中的输出
///正确
int rcon=Rcon[i/4-1];///不能直接得到
if(j==0)
n2=temps^rcon;///异或得到每一个输入
else
n2=temps;
///得到的T函数与K[i-4]异或
}
else ///Ki=Ki-4^Ki-1
{
if(strlen(K[i-1][j])==2)
{
if(K[i-1][j][0]>='A'&&K[i-1][j][0]<='F')
n2+=((K[i-1][j][0]-55)*16);
else
n2+=(K[i-1][j][0]-'0')*16;
if(K[i-1][j][1]>='A'&&K[i-1][j][1]<='F')
n2+=((K[i-1][j][1]-55));
else
n2+=((K[i-1][j][1]-'0'));
}
else
{
if(K[i-1][j][0]>='A'&&K[i-1][j][0]<='F')
n2+=((K[i-1][j][0]-55));
else
n2+=(K[i-1][j][0]-'0');
}
}
int n3=n1^n2;///异或产生
char temp[10];
sprintf(temp,"%X",n3);
strcpy(K[i][j],temp);
}
}
}
void keychoice()///得到轮密钥验证正确
{
tuozhan();///验证正确，得到44个扩展密钥
int l=0;
for(int i=0; i<44; i++)
{
if(i%4==0&&i!=0)
l++;
for(int j=0; j<4; j++)
{
strcpy(key[l][j][(i)%4],K[i][j]);
}
}
}到这里我们的10轮子密钥就产生完了，然后我们在对第0轮的子密钥与明文矩阵轮密钥相加即异或一下得到下一次的输入
轮密钥加得到结果
：
再然后就进入了循环操作——字节代换，行移位，列混合，轮密钥加。
由于这里面都是循环操作，所以我们只需要明白一轮就好，至于如何实现，请自行学习
代码实现如下
字节代换：
///字节代换
void bitchange()///验证正确
{
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
int h=0,l=0;
if(strlen(mingjuzhen[i][j])==1)
{
h=0;
l=mingjuzhen[i][j][0]-'0';
}
else
{
h=mingjuzhen[i][j][0]-'0';
l=mingjuzhen[i][j][1]-'0';
}
if(h>16)
h-=7;
if(l>16)
l-=7;
int temp=s[h][l];
char ss[10];
sprintf(ss,"%X",temp);
strcpy(mingjuzhen[i][j],ss);
}
}
}结果
：
行移位：
///行移位
void shiftrows()///验证正确
{
for(int i=0; i<4; i++)
{
strcpy(hangzhong[0][i],mingjuzhen[0][i]);
}
for(int i=1; i<4; i++) ///从第二行开始移位，第一行不变,且i的值同时为位移偏量的值·
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
strcpy(hangzhong[i][j],mingjuzhen[i][(j+i)%4]);
}
}
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
strcpy(mingjuzhen[i][j],hangzhong[i][j]);
}
}
}行移位得到结果：
列混合，这里的列混合需要使用2的八次方有限域上的乘法和加法，有兴趣的话可以看看我的另外一篇博客，https://blog.csdn.net/lee371042/article/details/84559042
代码如下：
int GF(int n1,int n2)///得到乘法结果验证正确
{
int A[32],b[32],s[32];
memset(A,0,sizeof(A));
memset(b,0,sizeof(b));
memset(s,0,sizeof(s));
int cnt=0;
while(n1)///转化为二进制
{
s[cnt++]=n1%2;
n1/=2;
}
A[1]=0x01,b[1]=n2;
for(int i=2; i<=8; i++)
A[i]=A[i-1]<<1;///得到0x01 0x02 0x04 0x08 0x10 0x20 0x40 0x80
for(int i=2; i<=8; i++)
{
if(b[i-1]&0x80)///如果最高为为1就对不可约多项式取模,否则直接左移
b[i]=((b[i-1]<<1)^0x1B);
else
b[i]=b[i-1]<<1;
b[i]&=0xFF;///直接取后两位
}
int hex=0x00;
for(int i=7; i>=0; i--)
{
if(s[i]==1)///当二进制的这一位为1的时候才能异或
hex^=b[i+1];
}
return hex;
}
///列混合2的八次方有限域上的乘法与加法
void mixcolunmns()///验证正确
{
int c[N][N];
memset(c,0,sizeof(c));
for(int k=0; k<4; k++)
{
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
int n1=a[k][j],n2=0;
if(strlen(mingjuzhen[j][i])==2)
{
if(mingjuzhen[j][i][0]>='A'&&mingjuzhen[j][i][0]<='F')
n2+=((mingjuzhen[j][i][0]-55)*16);
else
n2+=(mingjuzhen[j][i][0]-'0')*16;
if(mingjuzhen[j][i][1]>='A'&&mingjuzhen[j][i][1]<='F')
n2+=((mingjuzhen[j][i][1]-55));
else
n2+=((mingjuzhen[j][i][1]-'0'));
}
else
{
if(mingjuzhen[j][i][0]>='A'&&mingjuzhen[j][i][0]<='F')
n2+=((mingjuzhen[j][i][0]-55));
else
n2+=(mingjuzhen[j][i][0]-'0');
}
int hexx=GF(n1,n2);///得到相乘的结果
c[k][i]^=hexx;
}
}
}
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
char temp[10];
memset(temp,0,sizeof(temp));
sprintf(temp,"%X",c[i][j]);
strcpy(mingjuzhen[i][j],temp);
}
}
}
列混合得到矩阵：
轮密钥加：
///轮密钥加
void addroundkey(int n)
{
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
int n1=0,n2=0;
if(strlen(mingjuzhen[i][j])==2)
{
if(mingjuzhen[i][j][0]>='A'&&mingjuzhen[i][j][0]<='F')
n1+=((mingjuzhen[i][j][0]-55)*16);
else
n1+=(mingjuzhen[i][j][0]-'0')*16;
if(mingjuzhen[i][j][1]>='A'&&mingjuzhen[i][j][1]<='F')
n1+=((mingjuzhen[i][j][1]-55));
else
n1+=((mingjuzhen[i][j][1]-'0'));
}
else
{
if(mingjuzhen[i][j][0]>='A'&&mingjuzhen[i][j][0]<='F')
n1+=((mingjuzhen[i][j][0]-55));
else
n1+=(mingjuzhen[i][j][0]-'0');
}
if(strlen(key[n][i][j])==2)
{
if(key[n][i][j][0]>='A'&&key[n][i][j][0]<='F')
n2+=((key[n][i][j][0]-55)*16);
else
n2+=(key[n][i][j][0]-'0')*16;
if(key[n][i][j][1]>='A'&&key[n][i][j][1]<='F')
n2+=((key[n][i][j][1]-55));
else
n2+=((key[n][i][j][1]-'0'));
}
else
{
if(key[n][i][j][0]>='A'&&key[n][i][j][0]<='F')
n2+=((key[n][i][j][0]-55));
else
n2+=(key[n][i][j][0]-'0');
}
int n3=n2^n1;
sprintf(nexts[i][j],"%X",n3);///得到下一次的输入
}
}
}到此一轮的流程就完了，下面是每一轮产生的结果：
最后一轮中没有列混合，所以得到加密结果
某网站加密结果：
结果除了大小写，完全一样，加密成功；
至于解密，过程和加密差不多，只不过是一个是正着来，一个是倒着来，稍微注意下解密的流程。
得到的结果完全相同，解密成功。
完整代码：PS由于是字符串处理，所以涉及了很多转换，比较麻烦，大佬勿喷
#include<map>
#include<queue>
#include<stack>
#include<cmath>
#include<string>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cstdlib>
#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int maxn=1e4+10;
const int N=100;
char mingwen[maxn];///明文
char miyao[maxn];///密钥
char mingwenhex[N][N];///明文的十六进制
char mingjuzhen[N][N][N];///明文矩阵
char miyaohex[N][N];///密钥的十六进制
char miyaojuzhen[N][N][N];///密钥矩阵
char hangzhong[N][N][N];///行移位的中介
char K[N][N][N];///44个密钥
char key[N][N][N][N];///10个轮密钥
char nexts[N][N][N];///明文下一次输入
char miwenjuzhen[N][N][N];///密文矩阵
char minwennexts[N][N][N];///密文的下一次输入
char zhong[N][N][N];
void menu();
void jiami();
static const int s[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,
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
};
static const int s_1[16][16]= {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
};
///列混合所用到的矩阵
static const int a[4][4]= {2, 3, 1, 1,
1, 2, 3, 1,
1, 1, 2, 3,
3, 1, 1, 2
};
static const int a_1[4][4]= { 0x0e, 0x0b, 0x0d, 0x09,
0x09, 0x0e, 0x0b, 0x0d,
0x0d, 0x09, 0x0e, 0x0b,
0x0b, 0x0d, 0x09, 0x0e
};
static const int Rcon[10] = { 0x01, 0x02,0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80,0x1b, 0x36};
///转化为16进制串
void changebit()///验证正确
{
for(int i=0; i<strlen(miyao); i++)
sprintf(miyaohex[i],"%X",miyao[i]);
int l=0;///将密钥转化为4*4矩阵
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
strcpy(miyaojuzhen[j][i],miyaohex[l++]);
}
}
for(int i=0; i<strlen(mingwen); i++)
sprintf(mingwenhex[i],"%X",mingwen[i]);
l=0;///将明文转化为4*4矩阵
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
strcpy(mingjuzhen[j][i],mingwenhex[l++]);
}
}
}
///字节代换
void bitchange()///验证正确
{
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
int h=0,l=0;
if(strlen(mingjuzhen[i][j])==1)
{
h=0;
if(mingjuzhen[i][j][0]>='A'&&mingjuzhen[i][j][0]<='F')
l=mingjuzhen[i][j][0]-'A'+10;
else if(mingjuzhen[i][j][0]>='a'&&mingjuzhen[i][j][0]<='f')
l=mingjuzhen[i][j][0]-'a'+10;
else
l=mingjuzhen[i][j][0]-'0';
}
else
{
if(mingjuzhen[i][j][0]>='A'&&mingjuzhen[i][j][0]<='F')
h=mingjuzhen[i][j][0]-'A'+10;
else if(mingjuzhen[i][j][0]>='a'&&mingjuzhen[i][j][0]<='f')
h=mingjuzhen[i][j][0]-'a'+10;
else
h=mingjuzhen[i][j][0]-'0';
if(mingjuzhen[i][j][1]>='A'&&mingjuzhen[i][j][1]<='F')
l=mingjuzhen[i][j][1]-'A'+10;
else if(mingjuzhen[i][j][1]>='a'&&mingjuzhen[i][j][1]<='f')
l=mingjuzhen[i][j][1]-'a'+10;
else
l=mingjuzhen[i][j][1]-'0';
}
if(h>16)
h-=7;
if(l>16)
l-=7;
int temp=s[h][l];
char ss[10];
sprintf(ss,"%X",temp);
strcpy(mingjuzhen[i][j],ss);
}
}
}
///行移位
void shiftrows()///验证正确
{
for(int i=0; i<4; i++)
{
strcpy(hangzhong[0][i],mingjuzhen[0][i]);
}
for(int i=1; i<4; i++) ///从第二行开始移位，第一行不变,且i的值同时为位移偏量的值·
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
strcpy(hangzhong[i][j],mingjuzhen[i][(j+i)%4]);
}
}
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
strcpy(mingjuzhen[i][j],hangzhong[i][j]);
}
}
}
int GF(int n1,int n2)///得到乘法结果验证正确
{
int A[32],b[32],s[32];
memset(A,0,sizeof(A));
memset(b,0,sizeof(b));
memset(s,0,sizeof(s));
int cnt=0;
while(n1)///转化为二进制
{
s[cnt++]=n1%2;
n1/=2;
}
A[1]=0x01,b[1]=n2;
for(int i=2; i<=8; i++)
A[i]=A[i-1]<<1;///得到0x01 0x02 0x04 0x08 0x10 0x20 0x40 0x80
for(int i=2; i<=8; i++)
{
if(b[i-1]&0x80)///如果最高为为1就对不可约多项式取模,否则直接左移
b[i]=((b[i-1]<<1)^0x1B);
else
b[i]=b[i-1]<<1;
b[i]&=0xFF;///直接取后两位
}
int hex=0x00;
for(int i=7; i>=0; i--)
{
if(s[i]==1)///当二进制的这一位为1的时候才能异或
hex^=b[i+1];
}
return hex;
}
///列混合2的八次方有限域上的乘法与加法
void mixcolunmns()///验证正确
{
int c[N][N];
memset(c,0,sizeof(c));
for(int k=0; k<4; k++)
{
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
int n1=a[k][j],n2=0;
if(strlen(mingjuzhen[j][i])==2)
{
if(mingjuzhen[j][i][0]>='A'&&mingjuzhen[j][i][0]<='F')
n2+=((mingjuzhen[j][i][0]-55)*16);
else
n2+=(mingjuzhen[j][i][0]-'0')*16;
if(mingjuzhen[j][i][1]>='A'&&mingjuzhen[j][i][1]<='F')
n2+=((mingjuzhen[j][i][1]-55));
else
n2+=((mingjuzhen[j][i][1]-'0'));
}
else
{
if(mingjuzhen[j][i][0]>='A'&&mingjuzhen[j][i][0]<='F')
n2+=((mingjuzhen[j][i][0]-55));
else
n2+=(mingjuzhen[j][i][0]-'0');
}
int hexx=GF(n1,n2);///得到相乘的结果
c[k][i]^=hexx;
}
}
}
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
char temp[10];
memset(temp,0,sizeof(temp));
sprintf(temp,"%X",c[i][j]);
strcpy(mingjuzhen[i][j],temp);
}
}
}
///密钥扩展
void tuozhan()
{
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
strcpy(K[i][j],miyaojuzhen[j][i]);
}
}
for(int i=4; i<44; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
int n1=0,n2=0;
if(strlen(K[i-4][j])==2)///K[I-4]为必求
{
if(K[i-4][j][0]>='A'&&K[i-4][j][0]<='F')
n1+=((K[i-4][j][0]-55)*16);
else if(K[i-4][j][0]>='a'&&K[i-4][j][0]<='f')
n1+=((K[i-4][j][0]-'a'+10)*16);
else
n1+=(K[i-4][j][0]-'0')*16;
if(K[i-4][j][1]>='A'&&K[i-4][j][1]<='F')
n1+=((K[i-4][j][1]-55));
else if(K[i-4][j][1]>='a'&&K[i-4][j][1]<='f')
n1+=((K[i-4][j][1]-'a'+10));
else
n1+=((K[i-4][j][1]-'0'));
}
else
{
if(K[i-4][j][0]>='A'&&K[i-4][j][0]<='F')
n1+=((K[i-4][j][0]-55));
else if(K[i-4][j][0]>='a'&&K[i-4][j][0]<='f')
n1+=((K[i-4][j][0]-'a'+10));
else
n1+=(K[i-4][j][0]-'0');
}
if(i%4==0)///如果为4的倍数则;Ki=Ki-4^T(Ki-1)
{
///获取T（Ki-1）
int h=0,l=0;
if(strlen(K[i-1][(j+1)%4])==1)
{
h=0;
if(K[i-1][(j+1)%4][0]>='A'&&K[i-1][(j+1)%4][0]<='F')
l=K[i-1][(j+1)%4][0]-'A'+10;
else if(K[i-1][(j+1)%4][0]>='a'&&K[i-1][(j+1)%4][0]<='f')
l=K[i-1][(j+1)%4][0]-'a'+10;
else
l=K[i-1][(j+1)%4][0]-'0';
}
else
{
if(K[i-1][(j+1)%4][0]>='A'&&K[i-1][(j+1)%4][0]<='F')
h=K[i-1][(j+1)%4][0]-'A'+10;
else if(K[i-1][(j+1)%4][0]>='a'&&K[i-1][(j+1)%4][0]<='f')
h=K[i-1][(j+1)%4][0]-'a'+10;
else
h=K[i-1][(j+1)%4][0]-'0';
if(K[i-1][(j+1)%4][1]>='A'&&K[i-1][(j+1)%4][1]<='F')
l=K[i-1][(j+1)%4][1]-'A'+10;
else if(K[i-1][(j+1)%4][1]>='a'&&K[i-1][(j+1)%4][1]<='f')
l=K[i-1][(j+1)%4][1]-'a'+10;
else
l=K[i-1][(j+1)%4][1]-'0';
}
if(h>16)
h-=7;
if(l>16)
l-=7;
int temps=s[h][l];///得到s盒中的输出
///正确
int rcon=Rcon[i/4-1];///不能直接得到
if(j==0)
n2=temps^rcon;///异或得到每一个输入
else
n2=temps;
///得到的T函数与K[i-4]异或
}
else ///Ki=Ki-4^Ki-1
{
if(strlen(K[i-1][j])==2)
{
if(K[i-1][j][0]>='A'&&K[i-1][j][0]<='F')
n2+=((K[i-1][j][0]-55)*16);
else
n2+=(K[i-1][j][0]-'0')*16;
if(K[i-1][j][1]>='A'&&K[i-1][j][1]<='F')
n2+=((K[i-1][j][1]-55));
else
n2+=((K[i-1][j][1]-'0'));
}
else
{
if(K[i-1][j][0]>='A'&&K[i-1][j][0]<='F')
n2+=((K[i-1][j][0]-55));
else
n2+=(K[i-1][j][0]-'0');
}
}
int n3=n1^n2;///异或产生
char temp[10];
sprintf(temp,"%X",n3);
strcpy(K[i][j],temp);
}
}
}
void keychoice()///得到轮密钥验证正确
{
tuozhan();///验证正确，得到44个扩展密钥
int l=0;
for(int i=0; i<44; i++)
{
if(i%4==0&&i!=0)
l++;
for(int j=0; j<4; j++)
{
strcpy(key[l][j][(i)%4],K[i][j]);
}
}
}
///轮密钥加
void addroundkey(int n,int flag)
{
memset(zhong,0,sizeof(zhong));
if(flag==1)
{
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
strcpy(zhong[i][j],mingjuzhen[i][j]);
}
}
}
else
{
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
strcpy(zhong[i][j],miwenjuzhen[i][j]);
}
}
}
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
int n1=0,n2=0;
if(strlen(zhong[i][j])==2)
{
if(zhong[i][j][0]>='A'&&zhong[i][j][0]<='F')
n1+=((zhong[i][j][0]-55)*16);
else
n1+=(zhong[i][j][0]-'0')*16;
if(zhong[i][j][1]>='A'&&zhong[i][j][1]<='F')
n1+=((zhong[i][j][1]-55));
else
n1+=((zhong[i][j][1]-'0'));
}
else
{
if(zhong[i][j][0]>='A'&&zhong[i][j][0]<='F')
n1+=((zhong[i][j][0]-55));
else
n1+=(zhong[i][j][0]-'0');
}
if(strlen(key[n][i][j])==2)
{
if(key[n][i][j][0]>='A'&&key[n][i][j][0]<='F')
n2+=((key[n][i][j][0]-55)*16);
else
n2+=(key[n][i][j][0]-'0')*16;
if(key[n][i][j][1]>='A'&&key[n][i][j][1]<='F')
n2+=((key[n][i][j][1]-55));
else
n2+=((key[n][i][j][1]-'0'));
}
else
{
if(key[n][i][j][0]>='A'&&key[n][i][j][0]<='F')
n2+=((key[n][i][j][0]-55));
else
n2+=(key[n][i][j][0]-'0');
}
int n3=n2^n1;
sprintf(nexts[i][j],"%X",n3);///得到下一次的输入
}
}
}
void duqu()
{
printf("\n欢迎使用加密算法\n");
while(1)
{
printf("\n请输入128bit密钥即16位字符串：\n");
scanf("%s",miyao);
int l=strlen(miyao);
if(l%16)
printf("\n密钥长度错误，请重新输入密钥：\n");
else
break;
}
getchar();
while(1)
{
printf("\n请输入128bit明文即16位明文字符串：\n");
scanf("%s",mingwen);
int l=strlen(mingwen);
if(l%16)
printf("\n明文长度错误，请重新输入明文：\n");
else
break;
}
}
void jiami()///加密算法
{
duqu();///正确
changebit();///得到矩阵
printf("您所输入的明文十六进制表示为:\n\n");
for(int i=0;i<16;i++)
printf("%s ",mingwenhex[i]);
printf("\n");
keychoice();///得到轮密钥
addroundkey(0,1);
for(int ii=0; ii<4; ii++)
{
for(int jj=0; jj<4; jj++)
{
strcpy(mingjuzhen[ii][jj],nexts[ii][jj]);
}
}
for(int i=1; i<10; i++)
{
bitchange();///正确
shiftrows();///正确
mixcolunmns();///正确
addroundkey(i,1);///正确
///将上一轮的输出改为下一轮的输入
for(int ii=0; ii<4; ii++)
{
for(int jj=0; jj<4; jj++)
{
strcpy(mingjuzhen[ii][jj],nexts[ii][jj]);
}
}
}
///最后一步无列混合
bitchange();
shiftrows();
addroundkey(10,1);
printf("\n");
printf("加密完成得到密文：\n");
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
strcpy(mingjuzhen[i][j],nexts[i][j]);
}
}
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
printf("%s ",mingjuzhen[j][i]);
}
printf("\n\n");
}
void invshiftrows()///逆行移位验证正确
{
for(int i=0; i<4; i++)
{
strcpy(hangzhong[0][i],miwenjuzhen[0][i]);
}
for(int i=1; i<4; i++) ///从第二行开始移位，第一行不变,且i的值同时为位移偏量的值·
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
strcpy(hangzhong[i][j],miwenjuzhen[i][(j-i+4)%4]);
}
}
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
strcpy(miwenjuzhen[i][j],hangzhong[i][j]);
}
}
}
void insubbytes()///逆字节代换验证正确
{
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
int h=0,l=0;
if(strlen(miwenjuzhen[i][j])==1)
{
h=0;
if(miwenjuzhen[i][j][0]>='A'&&miwenjuzhen[i][j][0]<='F')
l=miwenjuzhen[i][j][0]-'A'+10;
else if(miwenjuzhen[i][j][0]>='a'&&miwenjuzhen[i][j][0]<='f')
l=miwenjuzhen[i][j][0]-'a'+10;
else
l=miwenjuzhen[i][j][0]-'0';
}
else
{
if(miwenjuzhen[i][j][0]>='A'&&miwenjuzhen[i][j][0]<='F')
h=miwenjuzhen[i][j][0]-'A'+10;
else if(miwenjuzhen[i][j][0]>='a'&&miwenjuzhen[i][j][0]<='f')
h=miwenjuzhen[i][j][0]-'a'+10;
else
h=miwenjuzhen[i][j][0]-'0';
if(miwenjuzhen[i][j][1]>='A'&&miwenjuzhen[i][j][1]<='F')
l=miwenjuzhen[i][j][1]-'A'+10;
else if(miwenjuzhen[i][j][1]>='a'&&miwenjuzhen[i][j][1]<='f')
l=miwenjuzhen[i][j][1]-'a'+10;
else
l=miwenjuzhen[i][j][1]-'0';
}
if(h>16)
h-=7;
if(l>16)
l-=7;
int temp=s_1[h][l];
char ss[10];
sprintf(ss,"%X",temp);
strcpy(miwenjuzhen[i][j],ss);
}
}
}
void inmixcolumns()///逆列混合
{
int c[N][N];
memset(c,0,sizeof(c));
for(int k=0; k<4; k++)
{
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
int n1=a_1[k][j],n2=0;
if(strlen(miwenjuzhen[j][i])==2)
{
if(miwenjuzhen[j][i][0]>='A'&&miwenjuzhen[j][i][0]<='F')
n2+=((miwenjuzhen[j][i][0]-55)*16);
else
n2+=(miwenjuzhen[j][i][0]-'0')*16;
if(miwenjuzhen[j][i][1]>='A'&&miwenjuzhen[j][i][1]<='F')
n2+=((miwenjuzhen[j][i][1]-55));
else
n2+=((miwenjuzhen[j][i][1]-'0'));
}
else
{
if(miwenjuzhen[j][i][0]>='A'&&miwenjuzhen[j][i][0]<='F')
n2+=((miwenjuzhen[j][i][0]-55));
else
n2+=(miwenjuzhen[j][i][0]-'0');
}
int hexx=GF(n1,n2);///得到相乘的结果
c[k][i]^=hexx;
}
}
}
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
char temp[10];
memset(temp,0,sizeof(temp));
sprintf(temp,"%X",c[i][j]);
strcpy(miwenjuzhen[i][j],temp);
}
}
}
void jiemi()///解密过程
{
///将加密产生的密文复制到密文的16进制矩阵中
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
strcpy(miwenjuzhen[i][j],nexts[i][j]);
}
}
///第一步：轮密钥加
addroundkey(10,2);
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
strcpy(miwenjuzhen[i][j],nexts[i][j]);
}
}
///第二步：10次循环操作
for(int ii=9; ii>=1; ii--)
{
invshiftrows(); ///行移位
insubbytes();///逆字节代换
addroundkey(ii,2);///逆轮密钥加
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
strcpy(miwenjuzhen[i][j],nexts[i][j]);
}
}
inmixcolumns();///逆列混合
}
invshiftrows();
insubbytes();
addroundkey(0,2);
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
strcpy(miwenjuzhen[i][j],nexts[j][i]);
}
}
printf("解密完成得到明文；\n");
for(int i=0; i<4; i++)
{
for(int j=0; j<4; j++)
{
printf("%s ",miwenjuzhen[i][j]);
}
}
printf("\n");
}
int main()
{
jiami();
jiemi();
return 0;
}