AES算法介绍

向右看齐 2022-03-15 17:00 184阅读 0赞

本文主要介绍 AES 算法的相关知识，同时通过示例代码介绍使用 AES 算法实现加解密操作的方法。

说明：本文的示例程序使用的编程语言为 C++ 编程语言，调用的 AES 库为 cryptopp。

# 1 概述 #

引用 WikiPedia 上对于 AES 加密算法的介绍，内容如下：

> 高级加密标准（英语：Advanced Encryption Standard，缩写：AES），在密码学中又称 Rijndael 加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的 DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。经过五年的甄选流程，高级加密标准由美国国家标准与技术研究院（NIST）于2001年11月26日发布于FIPS PUB 197，并在2002年5月26日成为有效的标准。2006年，AES 已然成为**对称密钥加密**中最流行的算法之一。
> 
> 该算法为比利时密码学家 Joan Daemen 和 Vincent Rijmen 所设计，结合两位作者的名字，以 Rijndael 为名投稿高级加密标准的甄选流程。

引用 GitHub 上对于 cryptopp（crypto++） 的介绍，内容如下：

> Crypto++ Library is a free C++ class library of cryptographic schemes.

# 2 安装cryptopp #

GitHub地址：[https://github.com/weidai11/cryptopp][https_github.com_weidai11_cryptopp]

官方网站： [https://cryptopp.com/][https_cryptopp.com]

本文直接使用 yum 方式安装 cryptopp（在 epel 源中已经包含了 cryptopp），命令如下：

yum install cryptopp-devel.x86_64

# 3 示例代码 #

本章介绍在 **ECB 模式**、**16 字节长度的 key**、**PKCS7 填充方式**场景下，使用 AES 算法进行加解密的示例代码。

示例代码（aes\_test1.cpp）的内容如下：

#include <iostream>
    #include <string>
    #include "hex.h"
    #include "aes.h"
    #include "modes.h"
    
    using namespace CryptoPP;
    using namespace std;
    
    int main(int argc, char* argv[])
    {
        // use default key length 16 bytes
        byte key[AES::DEFAULT_KEYLENGTH] = "abcd1234";
        // string to be encrypted
        string strPlain = "ECB Mode Test";
        // cipher string
        string strCipher;
        // encoded string
        string strEncoded;
        // recovered string, should be same with strPlain
        string strRecovered;
    
        try
        {
            cout << "key is: " << key << endl;
            cout << "plain is: " << strPlain << endl;
            // encrypt with ECB mode
            ECB_Mode< AES >::Encryption e;
            e.SetKey(key, sizeof(key));
    
            // encrypt here
            // The StreamTransformationFilter adds padding as required, use PKCS_PADDING(PKCS7Padding) default.
            // ECB and CBC Mode must be padded to the block size of the cipher.
            StringSource(strPlain, true, 
                new StreamTransformationFilter(e,
                    new StringSink(strCipher) // StringSink
                ) // StreamTransformationFilter
            ); // StringSource
        }
        catch (const Exception& e)
        {
            cerr << e.what() << endl;
            exit(1);
        }
    
        // print cipher string
        strEncoded.clear();
        StringSource(strCipher, true,
            new HexEncoder( 
                new StringSink(strEncoded) // StringSink
            ) // HexEncoder
        ); // StringSource
        cout << "cipher is: " << strEncoded << endl;
    
        try
        {
            // decrypt with ECB mode
            ECB_Mode< AES >::Decryption d;
            d.SetKey(key, sizeof(key));
    
            // The StreamTransformationFilter removes padding as required.
            StringSource s(strCipher, true, 
                new StreamTransformationFilter(d,
                    new StringSink(strRecovered) // StringSink
                ) // StreamTransformationFilter
            ); // StringSource
            cout << "recovered string is: " << strRecovered << endl;
        }
        catch(const Exception& e)
        {
            cerr << e.what() << endl;
            exit(1);
        }
    
        return 0;
    }

编译并执行上述代码，结果如下：

![20190308170736890.png][]

在上述结果中可以看到，通过调用相关接口，实现了 AES 算法的加解密操作。

说明：可以通过对比“示例代码”和“网上一些在线 aes 加解密网站”的加密结果，来检验示例程序的加解密操作是否正确。

[https_github.com_weidai11_cryptopp]: https://github.com/weidai11/cryptopp
[https_cryptopp.com]: https://cryptopp.com/
[20190308170736890.png]: /images/20220311/71df02c5e3a24c2b82864e80ec8dd16a.png