先说明一下AES的几个必备参数的初始化
typedef struct _AES{
int Nb; //明文或密文的行数
int Nr; //加密或解密时的轮数
int Nk; //密钥的行数
unsigned long *Word； //指向密钥库的指针
unsigned long *State; //指向每一轮加密或解后的结果
}AES;
这里统一为4列n行，可以用unsigned long数组表示。
Nb = 明文或密文长度/4 ;Nk = 密钥长度/4;加密轮数Nr = Nb < Nk ? Nk:Nb+6;
一.密钥库的生成过程
1.计算库的行数并分配内存
库行数 = Nb*(Nr+1);
2.初始化密钥库
库的第一个密钥为原密钥---直接将密钥拷贝到密钥库中；
3.开始计算轮密钥
unsigned long temp;
for (int c = Nk; c < Nb * (Nr+1); ++c)
{
//把上一轮的最后一行放入temp
temp = w[c-1];
//判断是不是每一轮密钥的第一行
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);
}
//w[c-Nk] 为上一轮密钥的第一行
w[c] = w[c-Nk] ^ temp;
}
二.State生成
为了实现快速列混淆(这里应该是行混淆)，State需要多出三行作为缓冲区。
所以State = new unsigned long[Nb+3];
当解密时State += 3;加密时不变。
AES算法中行混淆的实现：
加密时第1，2，3列（从0开始）分别上旋(解密时下旋)1，2，3个字节。
先拷贝前三行到State的最后三行(就是拷贝到多出来的那三行)。
设temp(unsigned char temp[4])为行混淆后第n行的数据。
设Nb = 4,那么加密时的逻辑结构为：（空白为无效数据）
拷贝前： 拷贝后： 处理完后的结果：
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 | | | | | |
--------------------- --------------------- ---------------------
则temp = {s0,s5,sa,sf};temp值经其它运算后放入State的第n行。
下面是解密时的情况
拷贝前： 拷贝后： 处理完后的结果：
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.开始加密
1.初始化第一轮
State ^= 密钥库的第一轮密钥
2.共Nr-1轮
(1).先拷贝前三行到State的最后三行(就是拷贝到多出来的那三行)。
(2).temp = {Sbox[s0],Sbox[s5],Sbox[sa],Sbox[sf]};
(3).State第n行
第一个字节=Log_02[temp[0]]^Log_03[temp[1]]^temp[2]^temp[3];
第二个字节=Log_02[temp[1]]^Log_03[temp[2]]^temp[3]^temp[0];
第三个字节=Log_02[temp[2]]^Log_03[temp[3]]^temp[0]^temp[1];
第四个字节=Log_02[temp[3]]^Log_03[temp[0]]^temp[1]^temp[2];
(4).State的当前行 ^= 密钥库的第n轮密钥相应行；
再跳到(2)，进行State的下一行计算
3.最后一轮
(1).先拷贝前三行到State的最后三行(就是拷贝到多出来的那三行)。
(2).State的当前行 = {Sbox[s0],Sbox[s5],Sbox[sa],Sbox[sf]};
(3).State的当前行 ^= 密钥库的最后一轮密钥相应行;
再跳到(2)，进行State的下一行计算
四.开始解密
与加密时相反，从最后一轮开始。
1.初始化最后一轮
State ^= 密钥库的最后一轮密钥
2.共Nr-1轮(Nr-1=>0)
(1).先拷贝State的最后三行到State的前三行。
(2).temp = {iSbox[s0],iSbox[sd],iSbox[sa],iSbox[s7]};
(3).State的当前行 ^= 密钥库的第n轮密钥的相应行;
(4).State第n行
第一个字节 = Log_0e[temp[0]] ^ Log_0b[temp[1]] ^
Log_0d[temp[2]] ^ Log_09[temp[3]];
第二个字节 = Log_0e[temp[1]] ^ Log_0b[temp[2]] ^
Log_0d[temp[3]] ^ Log_09[temp[0]];
第三个字节 = Log_0e[temp[2]] ^ Log_0b[temp[3]] ^
Log_0d[temp[0]] ^ Log_09[temp[1]];
第四个字节 = Log_0e[temp[3]] ^ Log_0b[temp[0]] ^
Log_0d[temp[1]] ^ Log_09[temp[2]];
再跳到(2)，进行State的下一行计算
3.最后一轮
(1).先拷贝State的最后三行到State的前三行。
(2).State的当前行 = {iSbox[s0],iSbox[sd],iSbox[sa],iSbox[s7]};
(3).State的当前行 ^= 密钥库的第一轮密钥相应行;
再跳到(2)，进行State的下一行计算
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