C++ CryptoPP使用AES加解密

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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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