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标题: C++ CryptoPP使用AES加解密 [打印本页]

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作者: 愛在花開的季節    时间: 2024-1-19 04:25
标题: C++ CryptoPP使用AES加解密
Crypto++ (CryptoPP) 是一个用于密码学和加密的 C++ 库。它是一个开源项目，提供了大量的密码学算法和功能，包括对称加密、非对称加密、哈希函数、消息认证码 (MAC)、数字签名等。Crypto++ 的目标是提供高性能和可靠的密码学工具，以满足软件开发中对安全性的需求。
高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES）是一种对称密钥加密标准，用于保护电脑上的敏感数据。AES是由美国国家标准与技术研究院（NIST）于2001年确定的，它取代了过时的数据加密标准（Data Encryption Standard，DES）。
以下是AES加密算法的主要特点和概述：

• 对称密钥算法： AES是一种对称密钥算法，意味着相同的密钥用于加密和解密数据。这就要求通信双方在通信前共享密钥，并确保其保密性。
  
• 分组密码： AES将明文数据分成固定大小的块（128比特），然后对每个块进行独立的加密。这个固定大小的块称为分组。AES支持多种分组长度，包括128比特、192比特和256比特。
  
• 轮数： AES加密算法的安全性与其轮数相关。轮数表示对数据块的处理循环次数，不同密钥长度的AES使用不同数量的轮数。通常，128比特密钥使用10轮，192比特密钥使用12轮，256比特密钥使用14轮。
  
• 密钥长度： AES支持多种密钥长度，包括128比特、192比特和256比特。密钥长度的选择直接影响加密算法的安全性。
  
• SubBytes、ShiftRows、MixColumns和AddRoundKey： 这些是AES加密算法中的四个主要操作，它们通过多轮迭代来加密数据。SubBytes和ShiftRows引入非线性性，MixColumns和AddRoundKey提供了扩散和混淆。
  
• 强安全性： AES被广泛认为是一种安全、可靠的加密算法。它经过广泛的密码分析和评估，并且在许多应用中得到了广泛的应用，包括加密通信、文件加密和硬件加密。
  

总体而言，AES是一种高效、安全且广泛应用的加密算法，适用于多种应用场景。其在加密强度和性能之间取得了良好的平衡，因此成为许多信息安全应用的首选算法。
使用AES算法

AES（Advanced Encryption Standard）广泛应用于保护敏感数据的加密和解密过程。以下是AES算法的概述：
1. 对称加密算法：

AES是一种对称加密算法，这意味着加密和解密都使用相同的密钥。密钥是保护数据安全的关键，因此对称加密算法需要确保密钥的安全分发和管理。
2. 密钥长度：

AES支持不同长度的密钥，包括128位、192位和256位。密钥长度越长，通常意味着更高的安全性，但也可能导致加密和解密的计算成本增加。
3. 块加密算法：

AES是块加密算法，它按照固定大小的数据块（128位）进行加密。加密和解密的过程都是对这些数据块的操作。
4. 加解密过程：

加密：

• 数据分块：将明文分成固定大小的数据块（128位）。
  
• 初始轮密钥加：将明文和初始密钥进行一次简单的混淆操作。
  
• 轮加密：通过多轮的替代和置换操作（SubBytes、ShiftRows、MixColumns、AddRoundKey），对数据块进行混淆。
  
• 最终轮：在最后一轮中，省略MixColumns操作。
  
• 得到密文。
  

解密：

• 初始轮密钥解：将密文和初始密钥进行一次简单的混淆操作。
  
• 轮解密：通过多轮的逆操作（InvSubBytes、InvShiftRows、InvMixColumns、AddRoundKey），对数据块进行逆操作。
  
• 最终轮：在最后一轮中，省略InvMixColumns操作。
  
• 得到明文。
  

5. 使用场景：

AES广泛用于保护敏感数据，如文件、数据库、网络通信等。它是许多安全协议和标准的基础，包括TLS（安全套接层）、IPsec（Internet协议安全）等。
6. 安全性：

AES被广泛接受并认为是安全可靠的加密算法。密钥长度的选择对安全性至关重要，一般建议使用128位、192位或256位的密钥以满足特定安全需求。
总体而言，AES作为一种高效且安全的对称加密算法，在现代加密通信中扮演着重要的角色。AES的使用需要引入头文件#include 其他部分与《C++ 通过CryptoPP计算Hash值》文章中的头文件引入保持一致。
如下AESEncrypt是一个使用AES算法进行加密的函数。下面是对函数的主要步骤的注释：

• AES加密对象初始化：
  
  
  
  • 创建AESEncryption对象用于AES加密。
    
  • 定义AES加密需要的数据块：inBlock（输入数据块）、outBlock（输出数据块）、xorBlock（异或数据块）。
    
  
  
• 计算加密数据块大小：
  
  
  
  • 计算需要的加密数据块数量，考虑到原始数据大小可能不是AES块大小的整数倍。
    
  
  
• 分配加密后的数据缓冲区：
  
  
  
  • 根据计算得到的加密数据块大小分配内存。
    
  
  
• 设置AES加密密钥：
  
  
  
  • 调用SetKey函数设置AES加密密钥。
    
  
  
• AES加密过程：
  
  
  
  • 循环处理原始数据块，每次处理一个AES块大小的数据。
    
  • 将原始数据块拷贝到输入数据块。
    
  • 使用AES算法进行加密。
    
  • 将加密后的数据块拷贝到输出缓冲区。
    
  
  
• 返回加密结果：
  
  
  
  • 返回加密后的数据缓冲区和大小。
    
  
  

请注意，在实际使用中，要确保释放了分配的内存，以防止内存泄漏。
[code]BOOL AESEncrypt(BYTE *pOriginalData, DWORD dwOriginalDataSize, BYTE *pAESKey, DWORD dwAESKeySize, BYTE **ppEncryptData, DWORD *pdwEncryptData){        // 定义AES加密需要的数据块        AESEncryption aesEncryptor;        // 加密原文数据块        unsigned char inBlock[AES::BLOCKSIZE];        // 加密后密文数据块        unsigned char outBlock[AES::BLOCKSIZE];        // 必须设定全为0        unsigned char xorBlock[AES::BLOCKSIZE];        DWORD dwOffset = 0;        BYTE *pEncryptData = NULL;        DWORD dwEncryptDataSize = 0;        // 计算需要的加密数据块大小, 并按 128位 即 16字节 对齐, 不够则 填充0 对齐        // 商        DWORD dwQuotient = dwOriginalDataSize / AES::BLOCKSIZE;        // 余数        DWORD dwRemaind = dwOriginalDataSize % AES::BLOCKSIZE;        if (0 != dwRemaind)        {                dwQuotient++;        }        // 申请动态内存        dwEncryptDataSize = dwQuotient * AES::BLOCKSIZE;        // 分配加密后的数据缓冲区        pEncryptData = new BYTE[dwEncryptDataSize];        if (NULL == pEncryptData)        {                return FALSE;        }        // 设置AES加密密钥        aesEncryptor.SetKey(pAESKey, dwAESKeySize);        do        {                // 初始化数据块                RtlZeroMemory(inBlock, AES::BLOCKSIZE);                RtlZeroMemory(xorBlock, AES::BLOCKSIZE);                RtlZeroMemory(outBlock, AES::BLOCKSIZE);                // 获取加密块                if (dwOffset

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