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C语言aes算法源码

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ID:716803 发表于 2020-3-27 11:45 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <math.h>
  4. #include <stdio.h>                      /* Standard I/O .h-file               */
  5. #include <ctype.h>                      /* Character functions                */
  6. #include <string.h>                     /* String and memory functions        */
  7. #include <stdbool.h>
  8. #include <stddef.h>
  9. #include <stdint.h>
  10. #include "stm32f10x.h"
  11. #include "stm32f10x_conf.h"
  12. #include "AES.h"
  13. #include "Serial.h"
  14. #include "Mcu_config.h"
  15. #define Nb 4
  16. int Nr=0;
  17. int Nk=0;
  18. int Nc = 128;
  19. unsigned char in[16], out[32], state[4][4];//in 明文 out密文,state中间值
  20. unsigned char RoundKey[RoundKeyLEN];
  21. unsigned char Key[32];
  22. #define AES_TEMP_BUFF_LEN 1024
  23. const uint8_t sbox[256] =   {
  24.     //0     1    2      3     4    5     6     7      8    9     A      B    C     D     E     F
  25.     0x63, 0x7c, 0x77, 0x7b, 0xf2, 0x6b, 0x6f, 0xc5, 0x30, 0x01, 0x67, 0x2b, 0xfe, 0xd7, 0xab, 0x76,
  26.     0xca, 0x82, 0xc9, 0x7d, 0xfa, 0x59, 0x47, 0xf0, 0xad, 0xd4, 0xa2, 0xaf, 0x9c, 0xa4, 0x72, 0xc0,
  27.     0xb7, 0xfd, 0x93, 0x26, 0x36, 0x3f, 0xf7, 0xcc, 0x34, 0xa5, 0xe5, 0xf1, 0x71, 0xd8, 0x31, 0x15,
  28.     0x04, 0xc7, 0x23, 0xc3, 0x18, 0x96, 0x05, 0x9a, 0x07, 0x12, 0x80, 0xe2, 0xeb, 0x27, 0xb2, 0x75,
  29.     0x09, 0x83, 0x2c, 0x1a, 0x1b, 0x6e, 0x5a, 0xa0, 0x52, 0x3b, 0xd6, 0xb3, 0x29, 0xe3, 0x2f, 0x84,
  30.     0x53, 0xd1, 0x00, 0xed, 0x20, 0xfc, 0xb1, 0x5b, 0x6a, 0xcb, 0xbe, 0x39, 0x4a, 0x4c, 0x58, 0xcf,
  31.     0xd0, 0xef, 0xaa, 0xfb, 0x43, 0x4d, 0x33, 0x85, 0x45, 0xf9, 0x02, 0x7f, 0x50, 0x3c, 0x9f, 0xa8,
  32.     0x51, 0xa3, 0x40, 0x8f, 0x92, 0x9d, 0x38, 0xf5, 0xbc, 0xb6, 0xda, 0x21, 0x10, 0xff, 0xf3, 0xd2,
  33.     0xcd, 0x0c, 0x13, 0xec, 0x5f, 0x97, 0x44, 0x17, 0xc4, 0xa7, 0x7e, 0x3d, 0x64, 0x5d, 0x19, 0x73,
  34.     0x60, 0x81, 0x4f, 0xdc, 0x22, 0x2a, 0x90, 0x88, 0x46, 0xee, 0xb8, 0x14, 0xde, 0x5e, 0x0b, 0xdb,
  35.     0xe0, 0x32, 0x3a, 0x0a, 0x49, 0x06, 0x24, 0x5c, 0xc2, 0xd3, 0xac, 0x62, 0x91, 0x95, 0xe4, 0x79,
  36.     0xe7, 0xc8, 0x37, 0x6d, 0x8d, 0xd5, 0x4e, 0xa9, 0x6c, 0x56, 0xf4, 0xea, 0x65, 0x7a, 0xae, 0x08,
  37.     0xba, 0x78, 0x25, 0x2e, 0x1c, 0xa6, 0xb4, 0xc6, 0xe8, 0xdd, 0x74, 0x1f, 0x4b, 0xbd, 0x8b, 0x8a,
  38.     0x70, 0x3e, 0xb5, 0x66, 0x48, 0x03, 0xf6, 0x0e, 0x61, 0x35, 0x57, 0xb9, 0x86, 0xc1, 0x1d, 0x9e,
  39.     0xe1, 0xf8, 0x98, 0x11, 0x69, 0xd9, 0x8e, 0x94, 0x9b, 0x1e, 0x87, 0xe9, 0xce, 0x55, 0x28, 0xdf,
  40.     0x8c, 0xa1, 0x89, 0x0d, 0xbf, 0xe6, 0x42, 0x68, 0x41, 0x99, 0x2d, 0x0f, 0xb0, 0x54, 0xbb, 0x16 };
  41. uint8_t getSBoxValue(uint8_t num)
  42. {
  43.     return sbox[num];
  44. }
  45. // The round constant word array, Rcon[i], contains the values given by
  46. // x to th e power (i-1) being powers of x (x is denoted as {02}) in the field GF(2^8)
  47. // Note that i starts at 1, not 0).
  48. const uint8_t Rcon[255] = {
  49.     0x8d, 0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80, 0x1b, 0x36, 0x6c, 0xd8, 0xab, 0x4d, 0x9a,
  50.     0x2f, 0x5e, 0xbc, 0x63, 0xc6, 0x97, 0x35, 0x6a, 0xd4, 0xb3, 0x7d, 0xfa, 0xef, 0xc5, 0x91, 0x39,
  51.     0x72, 0xe4, 0xd3, 0xbd, 0x61, 0xc2, 0x9f, 0x25, 0x4a, 0x94, 0x33, 0x66, 0xcc, 0x83, 0x1d, 0x3a,
  52.     0x74, 0xe8, 0xcb, 0x8d, 0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80, 0x1b, 0x36, 0x6c, 0xd8,
  53.     0xab, 0x4d, 0x9a, 0x2f, 0x5e, 0xbc, 0x63, 0xc6, 0x97, 0x35, 0x6a, 0xd4, 0xb3, 0x7d, 0xfa, 0xef,
  54.     0xc5, 0x91, 0x39, 0x72, 0xe4, 0xd3, 0xbd, 0x61, 0xc2, 0x9f, 0x25, 0x4a, 0x94, 0x33, 0x66, 0xcc,
  55.     0x83, 0x1d, 0x3a, 0x74, 0xe8, 0xcb, 0x8d, 0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80, 0x1b,
  56.     0x36, 0x6c, 0xd8, 0xab, 0x4d, 0x9a, 0x2f, 0x5e, 0xbc, 0x63, 0xc6, 0x97, 0x35, 0x6a, 0xd4, 0xb3,
  57.     0x7d, 0xfa, 0xef, 0xc5, 0x91, 0x39, 0x72, 0xe4, 0xd3, 0xbd, 0x61, 0xc2, 0x9f, 0x25, 0x4a, 0x94,
  58.     0x33, 0x66, 0xcc, 0x83, 0x1d, 0x3a, 0x74, 0xe8, 0xcb, 0x8d, 0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20,
  59.     0x40, 0x80, 0x1b, 0x36, 0x6c, 0xd8, 0xab, 0x4d, 0x9a, 0x2f, 0x5e, 0xbc, 0x63, 0xc6, 0x97, 0x35,
  60.     0x6a, 0xd4, 0xb3, 0x7d, 0xfa, 0xef, 0xc5, 0x91, 0x39, 0x72, 0xe4, 0xd3, 0xbd, 0x61, 0xc2, 0x9f,
  61.     0x25, 0x4a, 0x94, 0x33, 0x66, 0xcc, 0x83, 0x1d, 0x3a, 0x74, 0xe8, 0xcb, 0x8d, 0x01, 0x02, 0x04,
  62.     0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80, 0x1b, 0x36, 0x6c, 0xd8, 0xab, 0x4d, 0x9a, 0x2f, 0x5e, 0xbc, 0x63,
  63.     0xc6, 0x97, 0x35, 0x6a, 0xd4, 0xb3, 0x7d, 0xfa, 0xef, 0xc5, 0x91, 0x39, 0x72, 0xe4, 0xd3, 0xbd,
  64.     0x61, 0xc2, 0x9f, 0x25, 0x4a, 0x94, 0x33, 0x66, 0xcc, 0x83, 0x1d, 0x3a, 0x74, 0xe8, 0xcb  };
  65. // 密钥生成
  66. void KeyExpansion()
  67. {
  68.     int i,j;
  69.     unsigned char temp[4],k;
  70.    
  71.     // The first round key is the key itself.
  72.     for(i=0;i<Nk;i++)
  73.     {
  74.         RoundKey[i*4]=Key[i*4];
  75.         RoundKey[i*4+1]=Key[i*4+1];
  76.         RoundKey[i*4+2]=Key[i*4+2];
  77.         RoundKey[i*4+3]=Key[i*4+3];
  78.     }
  79.     // All other round keys are found from the previous round keys.
  80.     while (i < (Nb * (Nr+1)))
  81.     {
  82.         for(j=0;j<4;j++)
  83.         {
  84.             temp[j]=RoundKey[(i-1) * 4 + j];
  85.         }
  86.         if (i % Nk == 0)
  87.         {
  88.             // This function rotates the 4 bytes in a word to the left once.
  89.             // [a0,a1,a2,a3] becomes [a1,a2,a3,a0]
  90.             {
  91.                 k = temp[0];
  92.                 temp[0] = temp[1];
  93.                 temp[1] = temp[2];
  94.                 temp[2] = temp[3];
  95.                 temp[3] = k;
  96.             }
  97.             // SubWord() is a function that takes a four-byte input word and
  98.             // applies the S-box to each of the four bytes to produce an output word.
  99.             {
  100.                 temp[0]=getSBoxValue(temp[0]);
  101.                 temp[1]=getSBoxValue(temp[1]);
  102.                 temp[2]=getSBoxValue(temp[2]);
  103.                 temp[3]=getSBoxValue(temp[3]);
  104.             }
  105.             temp[0] =  temp[0] ^ Rcon[i/Nk];
  106.         }
  107.         else if (Nk > 6 && i % Nk == 4)
  108.         {
  109.             {
  110.                 temp[0]=getSBoxValue(temp[0]);
  111.                 temp[1]=getSBoxValue(temp[1]);
  112.                 temp[2]=getSBoxValue(temp[2]);
  113.                 temp[3]=getSBoxValue(temp[3]);
  114.             }
  115.         }
  116.         RoundKey[i*4+0] = RoundKey[(i-Nk)*4+0] ^ temp[0];
  117.         RoundKey[i*4+1] = RoundKey[(i-Nk)*4+1] ^ temp[1];
  118.         RoundKey[i*4+2] = RoundKey[(i-Nk)*4+2] ^ temp[2];
  119.         RoundKey[i*4+3] = RoundKey[(i-Nk)*4+3] ^ temp[3];
  120.         i++;
  121.     }
  122. }
  123. //圈秘钥加
  124. void AddRoundKey(int round)
  125. {
  126.     int i,j;
  127.     for(i=0;i<4;i++)
  128.     {
  129.         for(j=0;j<4;j++)
  130.         {
  131.             state[j][i] ^= RoundKey[round * Nb * 4 + i * Nb + j];
  132.         }
  133.     }
  134. }
  135. // s盒置换
  136. void SubBytes()
  137. {
  138.     int i,j;
  139.     for(i=0;i<4;i++)
  140.     {
  141.         for(j=0;j<4;j++)
  142.         {
  143.             state[i][j] = getSBoxValue(state[i][j]);
  144.         }
  145.     }
  146. }
  147. // 行移位
  148. void ShiftRows()
  149. {
  150.     unsigned char temp;
  151.     // Rotate first row 1 columns to left   
  152.     temp=state[1][0];
  153.     state[1][0]=state[1][1];
  154.     state[1][1]=state[1][2];
  155.     state[1][2]=state[1][3];
  156.     state[1][3]=temp;
  157.     // Rotate second row 2 columns to left   
  158.     temp=state[2][0];
  159.     state[2][0]=state[2][2];
  160.     state[2][2]=temp;
  161.     temp=state[2][1];
  162.     state[2][1]=state[2][3];
  163.     state[2][3]=temp;
  164.     // Rotate third row 3 columns to left
  165.     temp=state[3][0];
  166.     state[3][0]=state[3][3];
  167.     state[3][3]=state[3][2];
  168.     state[3][2]=state[3][1];
  169.     state[3][1]=temp;
  170. }
  171. // xtime is a macro that finds the product of {02} and the argument to xtime modulo {1b}  
  172. #define xtime(x)   ((x<<1) ^ (((x>>7) & 1) * 0x1b))
  173. // 列混合
  174. void MixColumns()
  175. {
  176.     int i;
  177.     unsigned char Tmp,Tm,t;
  178.     for(i=0;i<4;i++)
  179.     {   
  180.         t=state[0][i];
  181.         Tmp = state[0][i] ^ state[1][i] ^ state[2][i] ^ state[3][i] ;
  182.         Tm = state[0][i] ^ state[1][i] ; Tm = xtime(Tm); state[0][i] ^= Tm ^ Tmp ;
  183.         Tm = state[1][i] ^ state[2][i] ; Tm = xtime(Tm); state[1][i] ^= Tm ^ Tmp ;
  184.         Tm = state[2][i] ^ state[3][i] ; Tm = xtime(Tm); state[2][i] ^= Tm ^ Tmp ;
  185.         Tm = state[3][i] ^ t ; Tm = xtime(Tm); state[3][i] ^= Tm ^ Tmp ;
  186.     }
  187. }
  188. // Cipher is the main function that encrypts the PlainText.
  189. void Cipher()
  190. {
  191.     int i,j,round=0;
  192.     //Copy the input PlainText to state array.
  193.     for(i=0;i<4;i++)
  194.     {
  195.         for(j=0;j<4;j++)
  196.         {
  197.             state[j][i] = in[i*4 + j];
  198.         }
  199.     }
  200.     // Add the First round key to the state before starting the rounds.
  201.     AddRoundKey(0);
  202.    
  203.     // There will be Nr rounds.
  204.     // The first Nr-1 rounds are identical.
  205.     // These Nr-1 rounds are executed in the loop below.
  206.     for(round=1;round<Nr;round++)
  207.     {
  208.         SubBytes();
  209.         ShiftRows();
  210.         MixColumns();
  211.         AddRoundKey(round);
  212.     }
  213.    
  214.     // The last round is given below.
  215.     // The MixColumns function is not here in the last round.
  216.     SubBytes();
  217.     ShiftRows();
  218.     AddRoundKey(Nr);
  219.     // The encryption process is over.
  220.     // Copy the state array to output array.
  221.     for(i=0;i<4;i++)
  222.     {
  223.         for(j=0;j<4;j++)
  224.         {
  225.             out[i*4+j]=state[j][i];
  226.         }
  227.     }
  228. }
  229. char *encrypt(char *str, char *key)
  230. {
  231.     int i,j,Nl;
  232.   int len;
  233.   char *newstr;
  234.     Nk = Nc / 32;
  235.     Nr = Nk + 6;
  236.    
  237.     len= strlen(str);
  238.     Nl = (int)ceil(len / 16);      
  239.   
  240.     newstr = (char *)malloc(Nl*32);
  241.     //memset(newstr,0,sizeof(newstr));
  242.     memset(newstr,0,Nl*32);

  243.     for(i=0;i<Nl;i++)
  244.     {
  245.         for(j=0;j<Nk*4;j++)
  246.         {
  247.             Key[j]=key[j];
  248.             in[j]=str[i*16+j];
  249.         }
  250.         
  251.         KeyExpansion();
  252.         Cipher();
  253.     memcpy(newstr+16*i, out, 16);
  254.         //strcat(newstr,out);
  255.     }
  256.     return newstr;
  257. }


  258. void AES_Encrypt(char* ExpressText , char* CipherText  , char* Aeskey)
  259. {

  260. CipherText = encrypt(ExpressText, Aeskey);  //aesTempBuff[AES_TEMP_BUFF_LEN]
  261. UART_Printf ("encrypt result:  ");
  262. UART_Printf (CipherText);
  263.   UART_Printf ("\r\n");
  264. }
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