??为了保证数据的安全,需要与外界交互传输的电子产品通常会加密明文。总的来说就是将真正需要传输的内容转换成无法理解的数据,接收方通过预先定义的方式还原,防止第三方截取篡改。例如,欧盟对数据隐私有严格的规定GDPR标准。对于简单的嵌入式产品,采用对称加密算法,即加密和解密使用相同的密钥,方便快捷。AES属于这种。
1、秘钥类型
??AES根据密钥的长度,加密分为128位(比特)、192位和256位,一般记录为AES-128、AES-192和AES-256.一般采用简短数据。AES-128,即秘钥是16字节,少数使用AES-256。
2、填充方式
??如果数据字节长度不是16倍数,则需要在有效数据后面填充最后一组,使数据长度变为16字节,AES填充方法分为NoPadding、PKCS5(PKCS7)、ISO10126、Zeros。 ??NoPadding:不填充,只能加密长度为16倍的数据,一般不使用 ??Zeros:补0,如果原数据长度恰好是16倍,也要补160 ??ISO10126:最后一个字节是填充的字节数(包括最后一个字节),所有其他字节都填充随机数
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 – x x x x x 6 填充6个字节
??PKCS5(PKCS7):应用多,最后一组填几个字节。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 – 6 6 6 6 6 6 前面10个字节,缺6字节可以一组填充6个6;如果恰好是16填充字节16个16.
3、加密方式
??加密方法分为五种:电码本模式(Electronic Codebook Book (ECB))、密码分组链接模式(Cipher Block Chaining (CBC))、计算器模式(Counter (CTR))、密码反馈模式(Cipher FeedBack (CFB))、输出反馈模式(Output FeedBack (OFB))。实际应用较多的是ECB和CBC。 ??ECB:将明文按16字节分组,每组分别加密拼接。 ??CBC:上面ECB缺点是明文中的明文块相同,最终的密文也相同。为了更好地隐藏明文信息,有必要解决这个问题CBC在模式下,每个小段的明文首先与初始块向量或上一段的密文段不同或操作,然后与密钥加密。
4、源码
??一般采用AES-128,以PKCS7Padding填充,ECB或者CBC方法。本应用的参考范例如下。
4.1、aes.h
#ifndef _AES_H #define _AES_H /**************************************************************************** * Include Files *****************************************************************************/ /***************************************************************************** * Define ******************************************************************************/ //以bit只能用于单位的密钥长度 128,192 和 256 三种 #define AES_KEY_LENGTH 128 //加解密模式 #define AES_MODE_ECB 0 // 电子密码本模式 #define AES_MODE_CBC 1 // 密码分组链接模式 #define AES_MODE AES_MODE_ECB // 配置加密模式
/***************************************************************************** * Functions Define ******************************************************************************/
/****************************************************************************** // 函数名: AES_Init // 描述: 初始化,在此执行扩展密钥操作。 // 输入参数: pKey -- 原始密钥,其长度必须为 AES_KEY_LENGTH/8 字节。 // 输出参数: 无。 // 返回值: 无。 ******************************************************************************/
extern void AES_Init(const void *pKey);
/****************************************************************************** // 函数名: AES_Encrypt // 描述: 加密数据 // 输入参数: pPlainText -- 明文,即需加密的数据,其长度为nDataLen字节。 // nDataLen -- 数据长度,以字节为单位,必须为AES_KEY_LENGTH/8的整倍数。 // pIV -- 初始化向量,如果使用ECB模式,可设为NULL。 // 输出参数: pCipherText -- 密文,即由明文加密后的数据,可以与pPlainText相同。 // 返回值: 无。 ******************************************************************************/
void AES_Encrypt(const unsigned char *pPlainText, unsigned char *pCipherText,
unsigned int nDataLen, const unsigned char *pIV);
/****************************************************************************** // 函数名: AES_Decrypt // 描述: 解密数据 // 输入参数: pCipherText -- 密文,即需解密的数据,其长度为nDataLen字节。 // nDataLen -- 数据长度,以字节为单位,必须为AES_KEY_LENGTH/8的整倍数。 // pIV -- 初始化向量,如果使用ECB模式,可设为NULL。 // 输出参数: pPlainText -- 明文,即由密文解密后的数据,可以与pCipherText相同。 // 返回值: 无。 ******************************************************************************/
void AES_Decrypt(unsigned char *pPlainText, const unsigned char *pCipherText,
unsigned int nDataLen, const unsigned char *pIV);
/***************************************************************************** // 函数名: AES_add_pkcs7Padding // 描述: PKCS7Padding填充补齐 // 输入参数: input -- 后面最多预留16个字节空间用于存放填充值 // len -- 数据的长度 // 输出参数: input -- 添加填充码后的数据 // 返回值: 填充后的长度 *****************************************************************************/
unsigned int AES_add_pkcs7Padding(unsigned char *input, unsigned int len);
/***************************************************************************** // 函数名: AES_delete_pkcs7Padding // 描述: PKCS7Padding填充密文解密后剔除填充值 // 输入参数: input -- 解密后的数据 // len -- 数据的长度 // 输出参数: input -- 删除填充码后的数据 // 返回值: 删除后的实际有效数据长度,为0表示传入的数据异常 *****************************************************************************/
unsigned int AES_delete_pkcs7Padding(unsigned char *input, unsigned int len);
#endif /* _AES_H */
4.2、aes.c
/**************************************************************************** * Include Files *****************************************************************************/ #include "aes.h" /***************************************************************************** * Define ******************************************************************************/ #define Nk (AES_KEY_LENGTH / 32) //以“字”(4字节)为单位的密钥长度 #define Nb 4 // 以“字”(4字节)为单位的加解密数据块大小,固定为4 // Nr:加密的轮数 #if AES_KEY_LENGTH == 128 #define Nr 10 #elif AES_KEY_LENGTH == 192 #define Nr 12 #elif AES_KEY_LENGTH == 256 #define Nr 14 #else #error AES_KEY_LENGTH must be 128, 192 or 256 #endif // GF(28) 多项式 #define BPOLY 0x1B // Lower 8 BOOLs of (x^8 + x^4 + x^3 + x + 1), ie. (x^4 + x^3 + x + 1). /***************************************************************************** * Local variable *****************************************************************************/ // AES子密钥表,当密钥长度为128位时,占用176字节空间 static unsigned char g_roundKeyTable[4*Nb*(Nr+1)]; // 加密用的SBox static const unsigned char SBox[256] = { 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 }; // 解密用的SBox static const unsigned char InvSBox[256] = { 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 }; /***************************************************************************** * Local Functions ******************************************************************************/ /***************************************************************************** // 函数名: RotationWord // 描述: 对一个“字”数据进行循环右移。 // 输入参数: pWord -- 要右移的4字节数据。 // 输出参数: pWord -- 右移后的4字节数据。 // 返回值: 无。 *****************************************************************************/ static void RotationWord(unsigned char *pWord) { unsigned char temp = pWord[0]; pWord[0] = pWord[1]; pWord[1] = pWord[2]; pWord[2] = pWord[3]; pWord[3] = temp; } /***************************************************************************** // 函数名: XorBytes // 描述: 批量异或两组数据。 // 输入参数: pData1 -- 要异或的第一组数据。 // pData1 -- 要异或的第二组数据。 // nCount -- 要异或的数据长度。 // 输出参数: pData1 -- 异或后的结果。 // 返回值: 无。 *****************************************************************************/ static void XorBytes(unsigned char *pData1, const unsigned char *pData2, unsigned char nCount) { unsigned char i; for(i = 0; i < nCount; i++) { pData1[i] ^= pData2[i]; } } /***************************************************************************** // 函数名: AddRoundKey // 描述: 把 中间状态数据 加上(异或)子密钥,数据长度为16字节。 // 输入参数: pState -- 状态数据。 // pRoundKey -- 子密钥数据。 // 输出参数: pState -- 加上子密钥后的状态数据。 // 返回值: 无。 *****************************************************************************/ static void AddRoundKey(unsigned char *pState, const unsigned char *pRoundKey) { XorBytes(pState, pRoundKey, 4 * Nb); 标签:
连接器xcd45t4k1p40