C++ CryptoPP使用AES實現(xiàn)加解密詳解
更新時間：2023年11月30日 13:57:22 作者：微軟技術分享
Crypto++ (CryptoPP) 是一個用于密碼學和加密的 C++ 庫,提供了大量的密碼學算法和功能,這篇文章主要為大家介紹了C++ CryptoPP如何使用AES實現(xiàn)加解密,需要的可以參考下
Crypto++ (CryptoPP) 是一個用于密碼學和加密的 C++ 庫。它是一個開源項目，提供了大量的密碼學算法和功能，包括對稱加密、非對稱加密、哈希函數、消息認證碼 (MAC)、數字簽名等。Crypto++ 的目標是提供高性能和可靠的密碼學工具，以滿足軟件開發(fā)中對安全性的需求。
高級加密標準（Advanced Encryption Standard，AES）是一種對稱密鑰加密標準，用于保護電腦上的敏感數據。AES是由美國國家標準與技術研究院（NIST）于2001年確定的，它取代了過時的數據加密標準（Data Encryption Standard，DES）。
以下是AES加密算法的主要特點和概述：
- 對稱密鑰算法： AES是一種對稱密鑰算法，意味著相同的密鑰用于加密和解密數據。這就要求通信雙方在通信前共享密鑰，并確保其保密性。
- 分組密碼： AES將明文數據分成固定大小的塊（128比特），然后對每個塊進行獨立的加密。這個固定大小的塊稱為分組。AES支持多種分組長度，包括128比特、192比特和256比特。
- 輪數： AES加密算法的安全性與其輪數相關。輪數表示對數據塊的處理循環(huán)次數，不同密鑰長度的AES使用不同數量的輪數。通常，128比特密鑰使用10輪，192比特密鑰使用12輪，256比特密鑰使用14輪。
- 密鑰長度： AES支持多種密鑰長度，包括128比特、192比特和256比特。密鑰長度的選擇直接影響加密算法的安全性。
- SubBytes、ShiftRows、MixColumns和AddRoundKey： 這些是AES加密算法中的四個主要操作，它們通過多輪迭代來加密數據。SubBytes和ShiftRows引入非線性性，MixColumns和AddRoundKey提供了擴散和混淆。
- 強安全性： AES被廣泛認為是一種安全、可靠的加密算法。它經過廣泛的密碼分析和評估，并且在許多應用中得到了廣泛的應用，包括加密通信、文件加密和硬件加密。
總體而言，AES是一種高效、安全且廣泛應用的加密算法，適用于多種應用場景。其在加密強度和性能之間取得了良好的平衡，因此成為許多信息安全應用的首選算法。
使用AES算法
AES（Advanced Encryption Standard）廣泛應用于保護敏感數據的加密和解密過程。以下是AES算法的概述：
1. 對稱加密算法
AES是一種對稱加密算法，這意味著加密和解密都使用相同的密鑰。密鑰是保護數據安全的關鍵，因此對稱加密算法需要確保密鑰的安全分發(fā)和管理。
2. 密鑰長度
AES支持不同長度的密鑰，包括128位、192位和256位。密鑰長度越長，通常意味著更高的安全性，但也可能導致加密和解密的計算成本增加。
3. 塊加密算法
AES是塊加密算法，它按照固定大小的數據塊（128位）進行加密。加密和解密的過程都是對這些數據塊的操作。
4. 加解密過程
加密：
- 數據分塊：將明文分成固定大小的數據塊（128位）。
- 初始輪密鑰加：將明文和初始密鑰進行一次簡單的混淆操作。
- 輪加密：通過多輪的替代和置換操作（SubBytes、ShiftRows、MixColumns、AddRoundKey），對數據塊進行混淆。
- 最終輪：在最后一輪中，省略MixColumns操作。
- 得到密文。
解密：
- 初始輪密鑰解：將密文和初始密鑰進行一次簡單的混淆操作。
- 輪解密：通過多輪的逆操作（InvSubBytes、InvShiftRows、InvMixColumns、AddRoundKey），對數據塊進行逆操作。
- 最終輪：在最后一輪中，省略InvMixColumns操作。
- 得到明文。
5. 使用場景
AES廣泛用于保護敏感數據，如文件、數據庫、網絡通信等。它是許多安全協(xié)議和標準的基礎，包括TLS（安全套接層）、IPsec（Internet協(xié)議安全）等。
6. 安全性
AES被廣泛接受并認為是安全可靠的加密算法。密鑰長度的選擇對安全性至關重要，一般建議使用128位、192位或256位的密鑰以滿足特定安全需求。
總體而言，AES作為一種高效且安全的對稱加密算法，在現(xiàn)代加密通信中扮演著重要的角色。AES的使用需要引入頭文件#include <aes.h>其他部分與《C++ 通過CryptoPP計算Hash值》文章中的頭文件引入保持一致。
如下AESEncrypt是一個使用AES算法進行加密的函數。下面是對函數的主要步驟的注釋：
AES加密對象初始化：
- 創(chuàng)建
AESEncryption對象用于AES加密。 - 定義AES加密需要的數據塊：
inBlock（輸入數據塊）、outBlock（輸出數據塊）、xorBlock（異或數據塊）。
計算加密數據塊大?。?/strong>
計算需要的加密數據塊數量，考慮到原始數據大小可能不是AES塊大小的整數倍。
分配加密后的數據緩沖區(qū)：
根據計算得到的加密數據塊大小分配內存。
設置AES加密密鑰：
調用SetKey函數設置AES加密密鑰。
AES加密過程：
- 循環(huán)處理原始數據塊，每次處理一個AES塊大小的數據。
- 將原始數據塊拷貝到輸入數據塊。
- 使用AES算法進行加密。
- 將加密后的數據塊拷貝到輸出緩沖區(qū)。
返回加密結果：
返回加密后的數據緩沖區(qū)和大小。
請注意，在實際使用中，要確保釋放了分配的內存，以防止內存泄漏。
BOOL AESEncrypt(BYTE *pOriginalData, DWORD dwOriginalDataSize, BYTE *pAESKey, DWORD dwAESKeySize, BYTE **ppEncryptData, DWORD *pdwEncryptData)
{
// 定義AES加密需要的數據塊
AESEncryption aesEncryptor;
// 加密原文數據塊
unsigned char inBlock[AES::BLOCKSIZE];
// 加密后密文數據塊
unsigned char outBlock[AES::BLOCKSIZE];
// 必須設定全為0
unsigned char xorBlock[AES::BLOCKSIZE];
DWORD dwOffset = 0;
BYTE *pEncryptData = NULL;
DWORD dwEncryptDataSize = 0;
// 計算需要的加密數據塊大小, 并按 128位 即 16字節(jié) 對齊, 不夠則 填充0 對齊
// 商
DWORD dwQuotient = dwOriginalDataSize / AES::BLOCKSIZE;
// 余數
DWORD dwRemaind = dwOriginalDataSize % AES::BLOCKSIZE;
if (0 != dwRemaind)
{
dwQuotient++;
}
// 申請動態(tài)內存
dwEncryptDataSize = dwQuotient * AES::BLOCKSIZE;
// 分配加密后的數據緩沖區(qū)
pEncryptData = new BYTE[dwEncryptDataSize];
if (NULL == pEncryptData)
{
return FALSE;
}
// 設置AES加密密鑰
aesEncryptor.SetKey(pAESKey, dwAESKeySize);
do
{
// 初始化數據塊
RtlZeroMemory(inBlock, AES::BLOCKSIZE);
RtlZeroMemory(xorBlock, AES::BLOCKSIZE);
RtlZeroMemory(outBlock, AES::BLOCKSIZE);
// 獲取加密塊
if (dwOffset <= (dwOriginalDataSize - AES::BLOCKSIZE))
{
RtlCopyMemory(inBlock, (PVOID)(pOriginalData + dwOffset), AES::BLOCKSIZE);
}
else
{
RtlCopyMemory(inBlock, (PVOID)(pOriginalData + dwOffset), (dwOriginalDataSize - dwOffset));
}
// 使用AES算法進行加密
aesEncryptor.ProcessAndXorBlock(inBlock, xorBlock, outBlock);
// 將加密后的數據塊拷貝到輸出緩沖區(qū)
RtlCopyMemory((PVOID)(pEncryptData + dwOffset), outBlock, AES::BLOCKSIZE);
// 更新數據
dwOffset = dwOffset + AES::BLOCKSIZE;
dwQuotient--;
} while (0 < dwQuotient);
// 返回數據
*ppEncryptData = pEncryptData;
*pdwEncryptData = dwEncryptDataSize;
return TRUE;
}
如下AESDecrypt是一個使用AES算法進行解密的函數。以下是對函數的主要步驟的注釋：
AES解密對象初始化：
- 創(chuàng)建
AESDecryption對象用于AES解密。 - 定義AES解密需要的數據塊：
inBlock（輸入數據塊）、outBlock（輸出數據塊）、xorBlock（異或數據塊）。
計算解密數據塊大小：
計算需要的解密數據塊數量，考慮到加密數據大小可能不是AES塊大小的整數倍。
分配解密后的數據緩沖區(qū)：
根據計算得到的解密數據塊大小分配內存。
設置AES解密密鑰：
調用SetKey函數設置AES解密密鑰。
AES解密過程：
- 循環(huán)處理加密數據塊，每次處理一個AES塊大小的數據。
- 將加密數據塊拷貝到輸入數據塊。
- 使用AES算法進行解密。
- 將解密后的數據塊拷貝到輸出緩沖區(qū)。
返回解密結果：
返回解密后的數據緩沖區(qū)和大小。
請注意，在實際使用中，要確保釋放了分配的內存，以防止內存泄漏。
BOOL AESDecrypt(BYTE *pEncryptData, DWORD dwEncryptData, BYTE *pAESKey, DWORD dwAESKeySize, BYTE **ppDecryptData, DWORD *pdwDecryptData)
{
// 定義AES解密需要的數據塊
AESDecryption aesDecryptor;
// 解密密文數據塊
unsigned char inBlock[AES::BLOCKSIZE];
// 解密后后明文數據塊
unsigned char outBlock[AES::BLOCKSIZE];
// 必須設定全為0
unsigned char xorBlock[AES::BLOCKSIZE];
DWORD dwOffset = 0;
BYTE *pDecryptData = NULL;
DWORD dwDecryptDataSize = 0;
// 計算密文長度, 并按 128位 即 16字節(jié) 對齊, 不夠則填充0對齊
// 商
DWORD dwQuotient = dwEncryptData / AES::BLOCKSIZE;
// 余數
DWORD dwRemaind = dwEncryptData % AES::BLOCKSIZE;
if (0 != dwRemaind)
{
dwQuotient++;
}
// 分配解密后的數據緩沖區(qū)
dwDecryptDataSize = dwQuotient * AES::BLOCKSIZE;
pDecryptData = new BYTE[dwDecryptDataSize];
if (NULL == pDecryptData)
{
return FALSE;
}
// 設置AES解密密鑰
aesDecryptor.SetKey(pAESKey, dwAESKeySize);
do
{
// 初始化數據塊
RtlZeroMemory(inBlock, AES::BLOCKSIZE);
RtlZeroMemory(xorBlock, AES::BLOCKSIZE);
RtlZeroMemory(outBlock, AES::BLOCKSIZE);
// 將加密數據塊拷貝到輸入數據塊
if (dwOffset <= (dwDecryptDataSize - AES::BLOCKSIZE))
{
RtlCopyMemory(inBlock, (PVOID)(pEncryptData + dwOffset), AES::BLOCKSIZE);
}
else
{
RtlCopyMemory(inBlock, (PVOID)(pEncryptData + dwOffset), (dwEncryptData - dwOffset));
}
// 使用AES算法進行解密
aesDecryptor.ProcessAndXorBlock(inBlock, xorBlock, outBlock);
// 將解密后的數據塊拷貝到輸出緩沖區(qū)
RtlCopyMemory((PVOID)(pDecryptData + dwOffset), outBlock, AES::BLOCKSIZE);
// 更新數據
dwOffset = dwOffset + AES::BLOCKSIZE;
dwQuotient--;
} while (0 < dwQuotient);
// 返回數據
*ppDecryptData = pDecryptData;
*pdwDecryptData = dwDecryptDataSize;
return TRUE;
}
AESEncrypt 函數用于對輸入的原始數據進行AES加密，加密使用指定的AES密鑰。函數通過參數返回加密后的數據和數據大小。
函數原型：
BOOL AESEncrypt(
BYTE *pOriginalData, // [in] 原始數據的指針
DWORD dwOriginalDataSize, // [in] 原始數據的大小
BYTE *pAESKey, // [in] AES加密密鑰的指針
DWORD dwAESKeySize, // [in] AES加密密鑰的大小
BYTE **ppEncryptData, // [out] 指向指針的指針，用于存儲加密后的數據
DWORD *pdwEncryptData // [out] 指向DWORD的指針，用于存儲加密后的數據大小
);
pOriginalData: 指向要加密的原始數據的指針。dwOriginalDataSize: 原始數據的大小。pAESKey: 指向用于AES加密的密鑰的指針。dwAESKeySize: AES加密密鑰的大小。ppEncryptData: 指向指針的指針，用于存儲加密后的數據。該指針需要在函數外釋放分配的內存。pdwEncryptData: 指向DWORD的指針，用于存儲加密后的數據大小。
函數返回一個BOOL值，表示操作是否成功。如果函數返回TRUE，則表示加密成功，否則表示加密失敗。
AESDecrypt 函數用于對輸入的加密后的數據進行AES解密，解密使用指定的AES密鑰。函數通過參數返回解密后的數據和數據大小。
函數原型：
BOOL AESDecrypt(
BYTE *pEncryptData, // [in] 加密后的數據的指針
DWORD dwEncryptDataSize, // [in] 加密后的數據的大小
BYTE *pAESKey, // [in] AES解密密鑰的指針
DWORD dwAESKeySize, // [in] AES解密密鑰的大小
BYTE **ppDecryptData, // [out] 指向指針的指針，用于存儲解密后的數據
DWORD *pdwDecryptData // [out] 指向DWORD的指針，用于存儲解密后的數據大小
);
pEncryptData: 指向要解密的加密后數據的指針。dwEncryptDataSize: 加密后數據的大小。pAESKey: 指向用于AES解密的密鑰的指針。dwAESKeySize: AES解密密鑰的大小。ppDecryptData: 指向指針的指針，用于存儲解密后的數據。該指針需要在函數外釋放分配的內存。pdwDecryptData: 指向DWORD的指針，用于存儲解密后的數據大小。
函數返回一個BOOL值，表示操作是否成功。如果函數返回TRUE，則表示解密成功，否則表示解密失敗。
調用時通過AESEncrypt加密數據，AESDecrypt則用于解密數據；
void ShowData(BYTE *pData, DWORD dwSize)
{
for (int i = 0; i < dwSize; i++)
{
if ((0 != i) &&
(0 == i % 16))
{
printf("\n");
}
else if ((0 != i) &&
(0 == i % 8))
{
printf(" ");
}
printf("%02X ", pData[i]);
}
printf("\n");
}
int main(int argc, char* argv[])
{
BYTE *pEncryptData = NULL;
DWORD dwEncryptDataSize = 0;
BYTE *pDecryptData = NULL;
DWORD dwDecryptDataSize = 0;
char szOriginalData[] = "It's better to be alone than to be with someone you're not happy to be with.";
char szAESKey[] = "ABCDEFGHIJKIMNOP";
BOOL bRet = FALSE;
// 加密
bRet = AESEncrypt((BYTE *)szOriginalData, (1 + ::lstrlen(szOriginalData)), (BYTE *)szAESKey, ::lstrlen(szAESKey), &pEncryptData, &dwEncryptDataSize);
if (FALSE == bRet)
{
return 1;
}
// 解密
bRet = AESDecrypt(pEncryptData, dwEncryptDataSize, (BYTE *)szAESKey, ::lstrlen(szAESKey), &pDecryptData, &dwDecryptDataSize);
if (FALSE == bRet)
{
return 2;
}
// 顯示
printf("原文數據:\n");
ShowData((BYTE *)szOriginalData, (1 + ::lstrlen(szOriginalData)));
printf("密文數據:\n");
ShowData(pEncryptData, dwEncryptDataSize);
printf("解密后數據:\n");
ShowData(pDecryptData, dwDecryptDataSize);
// 釋放內存
delete[]pEncryptData;
pEncryptData = NULL;
delete[]pDecryptData;
pDecryptData = NULL;
system("pause");
return 0;
}
運行后對szOriginalData中的數據進行加密，密鑰是szAESKey中的長度，如下圖所示；
到此這篇關于C++ CryptoPP使用AES實現(xiàn)加解密詳解的文章就介紹到這了,更多相關C++加解密內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
相關文章
這篇文章主要為大家介紹了C語言簡易版通訊錄的具體實現(xiàn)流程，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進步，早日升職加薪2022-05-05
這篇文章主要為大家詳細介紹了C++簡單實現(xiàn)復數計算器的的相關代碼，文中示例代碼介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2016-06-06
本文介紹利用QProcess獲取計算機的CPU、主板、硬盤等電腦相關硬件信息。文中的示例代碼講解詳細，對我們學習QT有一定的幫助，感興趣的可以了解一下2022-06-06
C++實現(xiàn)LeetCode(147.鏈表插入排序)
這篇文章主要介紹了C++實現(xiàn)LeetCode(147.鏈表插入排序),本篇文章通過簡要的案例,講解了該項技術的了解與使用,以下就是詳細內容,需要的朋友可以參考下2021-07-07
這篇文章主要通過C語言函數指針數組實現(xiàn)了計算器的功能，是一個很好而且流程詳細的小例子，感興趣的新手朋友們可以自己動手也寫一遍2022-04-04
今天小編就為大家分享一篇關于查找算法之二分查找的C++實現(xiàn)，小編覺得內容挺不錯的，現(xiàn)在分享給大家，具有很好的參考價值，需要的朋友一起跟隨小編來看看吧2018-12-12
這篇文章主要為大家介紹了C++線程中幾類鎖，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下，希望能夠給你帶來幫助2021-11-11
這篇文章主要為大家詳細介紹了OpenCV實現(xiàn)雙邊濾波算法，文中示例代碼介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2021-10-10
這篇文章主要為大家詳細介紹了如何利用C語言自制華容道游戲，文中的示例代碼講解詳細，對我們學習C語言有一定的幫助，感興趣的小伙伴可以跟隨小編一起了解一下2023-03-03
使用編程語言進行編程時，需要用到各種變量來存儲各種信息。變量保留的是它所存儲的值的內存位置。這意味著，當您創(chuàng)建一個變量時，就會在內存中保留一些空間。您可能需要存儲各種數據類型的信息，操作系統(tǒng)會根據變量的數據類型，來分配內存和決定在保留內存中存儲什么2022-04-04