根据给定的文件信息,我们可以总结出以下关于AES(高级加密标准)在C++中的实现的知识点:
### AES概述
AES是一种对称密钥加密算法,由美国国家标准与技术研究院(NIST)于2001年采用为官方标准。它被广泛用于保护敏感数据的安全传输,例如网络通信、文件加密等场景。AES支持三种密钥长度:128位、192位和256位。本文件中的实现仅针对128位密钥。
### 文件结构
文件名为`AES.h`,通过预处理指令定义了一个名为`AES`的类。该类实现了AES加密和解密的核心功能,并提供了相应的成员函数。
### 类定义及常量
- **类型定义**:`typedef unsigned char byte;`,这里定义了`byte`为无符号字符类型,通常用于表示一个字节。
- **密钥大小**:`static const int KEY_SIZE = 16;`,定义了密钥的大小为16个字节(即128位)。
- **加密轮数**:`static const int N_ROUND = 11;`,定义了AES的加密轮数为11轮。这是基于128位密钥的轮数配置。
### 数据成员
- **明文**:`byte plainText[16];`,存储待加密的明文。
- **状态矩阵**:`byte state[16];`,在加密过程中,明文经过一系列转换后存储在状态矩阵中。
- **密钥**:`byte cipherKey[16];`,存储用户提供的加密密钥。
- **轮密钥**:`byte roundKey[N_ROUND][16];`,通过密钥扩展算法计算出每一轮使用的子密钥。
- **密文**:`byte cipherText[16];`,存储加密后的结果。
### 成员函数
- **加密过程**:`void EncryptionProcess();`,实现整个加密过程,包括初始化、密钥扩展、添加轮密钥、多轮变换以及最终的密文生成。
- **解密过程**:`void DecryptionProcess();`,实现整个解密过程,包括初始化、密钥扩展、最终轮的逆变换以及多轮逆变换。
- **单轮变换**:`void Round(const int &round);` 和 `void InvRound(const int &round);`,分别实现单轮加密变换和解密变换。
- **最终轮变换**:`void FinalRound();` 和 `void InvFinalRound();`,分别实现最终轮加密变换和解密变换。
- **密钥扩展**:`void KeyExpansion();`,根据初始密钥计算出每一轮的子密钥。
- **添加轮密钥**:`void AddRoundKey(const int &round);`,将轮密钥添加到当前状态矩阵。
- **字节替换**:`void SubBytes();` 和 `void InvSubBytes();`,执行非线性替换操作。
- **行移位**:`void ShiftRows();` 和 `void InvShiftRows();`,执行行移位操作。
- **列混淆**:`void MixColumns();` 和 `void InvMixColumns();`,执行列混淆操作。
- **S盒构建**:`void BuildSBox();` 和 `void BuildInvSBox();`,构建正向S盒和逆向S盒。
- **状态初始化**:`void InitialState(const byte *text);`,初始化状态矩阵。
- **密文初始化**:`void InitialCipherText();`,初始化密文。
- **明文初始化**:`void InitialplainText();`,初始化明文。
- **有限域乘法**:`byte GFMultiplyByte(const byte &left, const byte &right);` 和 `const byte *GFMultiplyBytesMatrix(const byte *left, const byte *right);`,实现在有限域GF(2^8)上的乘法运算。
### 公共接口
- **加密接口**:`const byte *Cipher(const byte *text, const byte *key, const int &keySize);`,提供加密功能,接收明文、密钥及其大小作为输入,返回加密后的密文。
- **解密接口**:`const byte *InvCipher(const byte *text, const byte *key, const int &keySize);`,提供解密功能,接收密文、密钥及其大小作为输入,返回解密后的明文。
以上就是基于给定文件中的代码实现的AES加密算法的主要知识点。这些知识点涵盖了AES算法的基本原理及其在C++中的具体实现细节。