由於AES的數學原理在網上有很多，所以在這裏就不再說明，主要是加密流程。
先說明一下AES的幾個必備參數的初始化
typedef struct _AES{
int Nb; //明文或密文的行數
int Nr; //加密或解密時的輪數
int Nk; //密鑰的行數
unsigned long *Word； //指向密鑰庫的指針
unsigned long *State; //指向每一輪加密或解後的結果
}AES;
}AES;
這裏統一爲4列n行，可以用unsigned long數組表示。
Nb = 明文或密文長度/4 ;Nk = 密鑰長度/4;加密輪數Nr = Nb < Nk ? Nk:Nb+6;
一.密鑰庫的生成過程
1.計算庫的行數並分配內存
庫行數 = Nb*(Nr+1);
2.初始化密鑰庫
庫的第一個密鑰爲原密鑰---直接將密鑰拷貝到密鑰庫中；
3.開始計算輪密鑰
unsigned long temp;
for (int c = Nk; c < Nb * (Nr+1); ++c)
{
{
//把上一輪的最後一行放入temp
temp = w[c-1];
temp = w[c-1];
//判斷是不是每一輪密鑰的第一行
if (c % Nk == 0)
{
//左旋8位
temp = (temp<<8)|(temp>>24);
if (c % Nk == 0)
{
//左旋8位
temp = (temp<<8)|(temp>>24);
//查Sbox表
SubWord((byte*)&temp);
temp ^= Rcon[c/Nk];
}
else if ( Nk > 6 && (c % Nk == 4) )
{
SubWord((byte*)&temp);
}
SubWord((byte*)&temp);
temp ^= Rcon[c/Nk];
}
else if ( Nk > 6 && (c % Nk == 4) )
{
SubWord((byte*)&temp);
}
//w[c-Nk] 爲上一輪密鑰的第一行
w[c] = w[c-Nk] ^ temp;
}
w[c] = w[c-Nk] ^ temp;
}
二.State生成
爲了實現快速列混淆(這裏應該是行混淆)，State需要多出三行作爲緩衝區。
所以State = new unsigned long[Nb+3];
當解密時State += 3;加密時不變。
AES算法中行混淆的實現：
加密時第1，2，3列（從0開始）分別上旋(解密時下旋)1，2，3個字節。
先拷貝前三行到State的最後三行(就是拷貝到多出來的那三行)。
設temp(unsigned char temp[4])爲行混淆後第n行的數據。
設Nb = 4,那麼加密時的邏輯結構爲：（空白爲無效數據）
拷貝前： 拷貝後： 處理完後的結果：
c0 c1 c2 c3 c0 c1 c2 c3 c0 c1 c2 c3
--------------------- --------------------- ---------------------
| s0 | s1 | s2 | s3 | | s0 | | | | | t0 | t5 | ta | tf |
--------------------- --------------------- ---------------------
| s4 | s5 | s6 | s7 | | s4 | s5 | | | | t4 | t9 | te | t3 |
--------------------- --------------------- ---------------------
| s8 | s9 | sa | sb | | s8 | s9 | sa | | | t8 | td | t2 | t7 |
--------------------- --------------------- ---------------------
| sc | sd | se | sf | | sc | sd | se | sf | | tc | t1 | t6 | tb |
--------------------- --------------------- ---------------------
| | | | | | | s1 | s2 | s3 | | | | | |
--------------------- --------------------- ---------------------
| | | | | | | | s6 | s7 | | | | | |
--------------------- --------------------- ---------------------
| | | | | | | | | sb | | | | | |
--------------------- --------------------- ---------------------
則temp = {s0,s5,sa,sf};temp值經其它運算後放入State的第n行。
下面是解密時的情況
拷貝前： 拷貝後： 處理完後的結果：
c0 c1 c2 c3 c0 c1 c2 c3 c0 c1 c2 c3
--------------------- --------------------- ---------------------
| | | | | | | | | s7 | | | | | |
--------------------- --------------------- ---------------------
| | | | | | | | sa | sb | | | | | |
--------------------- --------------------- ---------------------
| | | | | | | sd | se | sf | | | | | |
--------------------- --------------------- ---------------------
| s0 | s1 | s2 | s3 | | s0 | s1 | s2 | s3 | | t0 | td | ta | t7 |
--------------------- --------------------- ---------------------
| s4 | s5 | s6 | s7 | | s4 | s5 | s6 | | | t4 | t1 | te | tb |
--------------------- --------------------- ---------------------
| s8 | s9 | sa | sb | | s8 | s9 | | | | t8 | t5 | t2 | tf |
--------------------- --------------------- ---------------------
| sc | sd | se | sf | | sc | | | | | tc | t9 | t6 | t3 |
--------------------- --------------------- ---------------------
三.開始加密
1.初始化第一輪
State ^= 密鑰庫的第一輪密鑰
2.共Nr-1輪
(1).先拷貝前三行到State的最後三行(就是拷貝到多出來的那三行)。
(2).temp = {Sbox[s0],Sbox[s5],Sbox[sa],Sbox[sf]};
(3).State第n行
第一個字節=Log_02[temp[0]]^Log_03[temp[1]]^temp[2]^temp[3];
第二個字節=Log_02[temp[1]]^Log_03[temp[2]]^temp[3]^temp[0];
第三個字節=Log_02[temp[2]]^Log_03[temp[3]]^temp[0]^temp[1];
第四個字節=Log_02[temp[3]]^Log_03[temp[0]]^temp[1]^temp[2];
(4).State的當前行 ^= 密鑰庫的第n輪密鑰相應行；
再跳到(2)，進行State的下一行計算
3.最後一輪
(1).先拷貝前三行到State的最後三行(就是拷貝到多出來的那三行)。
(2).State的當前行 = {Sbox[s0],Sbox[s5],Sbox[sa],Sbox[sf]};
(3).State的當前行 ^= 密鑰庫的最後一輪密鑰相應行;
再跳到(2)，進行State的下一行計算
四.開始解密
與加密時相反，從最後一輪開始。
1.初始化最後一輪
State ^= 密鑰庫的最後一輪密鑰
2.共Nr-1輪(Nr-1=>0)
(1).先拷貝State的最後三行到State的前三行。
(2).temp = {iSbox[s0],iSbox[sd],iSbox[sa],iSbox[s7]};
(3).State的當前行 ^= 密鑰庫的第n輪密鑰的相應行;
(4).State第n行
第一個字節 = Log_0e[temp[0]] ^ Log_0b[temp[1]] ^
Log_0d[temp[2]] ^ Log_09[temp[3]];
第二個字節 = Log_0e[temp[1]] ^ Log_0b[temp[2]] ^
Log_0d[temp[3]] ^ Log_09[temp[0]];
第三個字節 = Log_0e[temp[2]] ^ Log_0b[temp[3]] ^
Log_0d[temp[0]] ^ Log_09[temp[1]];
第四個字節 = Log_0e[temp[3]] ^ Log_0b[temp[0]] ^
Log_0d[temp[1]] ^ Log_09[temp[2]];
再跳到(2)，進行State的下一行計算
3.最後一輪
(1).先拷貝State的最後三行到State的前三行。
(2).State的當前行 = {iSbox[s0],iSbox[sd],iSbox[sa],iSbox[s7]};
(3).State的當前行 ^= 密鑰庫的第一輪密鑰相應行;
再跳到(2)，進行State的下一行計算