AES中S盒的c语言实现及代码

什么是AES？

AES 是一个对称分组密码算法，又称高级加密标准。
AES是一个区块加密标准，用于替代原本的DES，其已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。

这里主要实现AES算法中最基本的S盒。

S盒构造：

• 初始化：
  在S盒中按字节的升序逐行初始化S盒。即从第一行：{00},{01},{02},...,{0f}进行初始化，第二行是{10},{11},{12},...,{1F}。
• 求逆元：
  将S盒中的每个元素转化为该元素在域GF(2⁸)上的逆元。
• 位变换：
  将S盒中的每个字节的位记为{b₇,b₆,b₅,b₄,b₃,b₂,b₁,b₀}。对S盒的每个字节的每个位做如下变换：
  b_i' = b_i⊕b_(i+4)mod8⊕b_(i+5)mod8⊕b_(i+6)mod8⊕b_(i+7)mod8⊕c_i
  c_i指的是值{63}的字节的第i位。

按照上面的步骤来实现代码：

全局变量和一些函数

int SBox[16][16];
// 将输入的整数的16进制对应字符返回，输入的整数在0~15之间
char dec2Hex(int n){
  if(n >= 0 && n <= 9)return 48 + n;
  switch(n){
    case 10:return 'A';break;
    case 11:return 'B';break;
    case 12:return 'C';break;
    case 13:return 'D';break;
    case 14:return 'E';break;
    case 15:return 'F';break;
  }
  return ' ';
}

初始化

void init(){
  // SBox初始化
  for(int i = 0 ; i < 16 ; i++){
    if(i != 0)SBox[i][0] = SBox[i-1][15] + 1;
    for(int j = 1 ; j < 16 ; j++){
      SBox[i][j] = SBox[i][j-1] + 1;
    }
  }
  printf("初始化：\n");
  for(int i = 0 ; i < 16 ; i++){
    for(int j = 0 ; j < 16 ; j++){
      printf("%c%c ",dec2Hex(SBox[i][j] / 16) ,dec2Hex(SBox[i][j] % 16));
    }
    printf("\n");
  }
  printf("\n");
}

求逆元

void exgcd(){
  printf("求逆元：\n");
  for(int i = 0 ; i < 16 ; i++){
    for(int j = 0 ; j < 16 ; j++){
      // 重要的就是Ext_Euclid算法，是拓展欧几里得算法，用于求整数在域上的逆元，参考的网上前辈的代码，感谢。
      SBox[i][j] = Ext_Euclid(SBox[i][j],283);
      // dec2Hex：将整数转为16进制
      printf("%c%c ",dec2Hex(SBox[i][j] / 16) ,dec2Hex(SBox[i][j] % 16));
    }
    printf("\n");
  }
}
//计算一个十进制数的二进制表示时的位数有多大
//直接计算右移了多少位就可
int numb_bits(int v)
{
    int count=0;
    while(v>0)
    {
        v=v>>1;
        count++;
    }
    return count;
}
//多项式除法
int polydivide(int a,int b,int *remainder )
{
    int tmp;
    int c=numb_bits(a)-numb_bits(b);
    int value=0;
    while(c>=0)
    {
        value=(1<>7) //b7为1,就要与00011011相与
            value=(value<<1) & 0xff ^27;
        else
            value=(value<<1) & 0xff;
        if(r) //位为1的结果就参加异或运算
            result=result ^ value;
    }

    return result;
}
//扩展的欧几里德算法
int Ext_Euclid(int a,int b)
{
    int tmp;
    if(a

位变换

void transforms(){
  for(int i = 0 , j = 0 ; i < 16 ; i++){
    for(j = 0 ; j < 16 ; j++){
      SBox[i][j] = transform(SBox[i][j]);
    }
  }
}

int transform(int num){
  int n[8];
  int b[8];
  // int c[8] = {0,1,1,0,0,0,1,1};
  int c[8] = {1,1,0,0,0,1,1,0};
  int i = 0;
  for(i = 0 ; i < 8 ; i++){
    n[i] = num % 2;
    num /= 2;
  }
  int j = 1;
  for(i = 0 , num = 0 ; i < 8 ; i++){
    // 使用二进制移位来做更好，偷懒就不做了。
    b[i] = n[i] ^ n[(i+4)%8]
     ^ n[(i+5)%8]
     ^ n[(i+6)%8]
     ^ n[(i+7)%8]
     ^ c[i];
     num += b[i] * j;
     j *= 2;
  }
  return num;
}

以上部分就是生成AES中的S盒的过程。