AES_ENCRYPT() 和 AES_DECRYPT()

AES_ENCRYPT()  AES_DECRYPT()


这两个函数有两个参数

前一个是要加密或解密的字串

后一个是一个自己指定的Key

原型:AES_ENCRYPT(str,key_str) AES_DECRYPT(str,key_str)

SELECT AES_ENCRYPT('加密字符串',KEY);
SELECT AES_DECRYPT('解密字符串',KEY);

<think>我们正在讨论OpenSSL库中的AES加密函数,具体是AES_set_encrypt_keyAES_ecb_encrypt的实现细节。根据引用内容,我们可以从以下几个方面进行分析:1.**AES_set_encrypt_key函数**:该函数用于设置AES加密密钥。在AES加密过程中,原始密钥需要扩展为多个轮密钥(KeySchedule)。该函数就是完成这个密钥扩展过程。2.**AES_ecb_encrypt函数**:该函数用于执行ECB模式(电子密码本模式)的AES加密(或解密)。ECB模式是最简单的加密模式,每个数据块独立加密。下面将详细分析这两个函数的实现细节。###1.AES_set_encrypt_key函数实现细节在OpenSSL中,AES_set_encrypt_key函数用于设置加密密钥。其函数原型通常如下:```cintAES_set_encrypt_key(constunsignedchar*userKey,constintbits,AES_KEY*key);```-`userKey`:用户提供的原始密钥(字节数组)-`bits`:密钥长度(以位为单位,如128,192,256)-`key`:指向AES_KEY结构的指针,用于存储扩展后的密钥(轮密钥)**密钥扩展过程**:AES算法使用密钥扩展算法将原始密钥扩展为多个轮密钥。扩展过程依赖于密钥长度(128,192,256位)加密轮数(分别为10,12,14轮)。扩展算法包括以下步骤:-将原始密钥复制到扩展密钥数组的前几个字(每个字4字节)。-对于后续的每个字,执行如下操作:-如果位置是4的倍数,则对前一个字进行字节替换(SubWord)、循环移位轮常量异或(Rcon)操作。-否则,简单地将前一个字与前面第4个字(对于128位密钥)异或。在OpenSSL源码中,密钥扩展的具体实现位于`aes_core.c`或类似文件中。以下是一个简化的伪代码:```cintAES_set_encrypt_key(constunsignedchar*userKey,constintbits,AES_KEY*key){//检查密钥长度是否合法(128,192,256)//设置加密轮数(rounds)//分配空间存储轮密钥//将原始密钥拷贝到轮密钥的前面部分for(i=0;i<Nk;i++){//Nk是原始密钥的字数(4,6,8)key->rd_key[i]=...;//将4个字节组合成一个字}//扩展密钥for(i=Nk;i<Nb*(Nr+1);i++){//Nb=4(状态矩阵的列数),Nr为轮数temp=key->rd_key[i-1];if(i%Nk==0){temp=SubWord(RotWord(temp))^Rcon[i/Nk];}elseif(Nk>6&&i%Nk==4){//仅256位密钥需要temp=SubWord(temp);}key->rd_key[i]=key->rd_key[i-Nk]^temp;}return0;//成功}```注意:实际OpenSSL源码中使用了优化技术(如使用查表法),但基本逻辑相同。###2.AES_ecb_encrypt函数实现细节AES_ecb_encrypt函数用于对单个数据块(16字节)进行ECB模式的加密解密。其函数原型如下(参考引用[3]):```cvoidAES_ecb_encrypt(constunsignedchar*in,unsignedchar*out,constAES_KEY*key,constintenc);```-`in`:输入数据块(16字节)-`out`:输出数据块(16字节)-`key`:扩展后的密钥(由AES_set_encrypt_key或AES_set_decrypt_key设置)-`enc`:AES_ENCRYPT表示加密AES_DECRYPT表示解密**ECB模式加密过程**:在ECB模式中,每个16字节的数据块独立进行加密加密过程包括:1.初始轮密钥加(AddRoundKey)2.进行Nr-1轮相同的操作(每轮包括:SubBytes,ShiftRows,MixColumns,AddRoundKey)3.最后一轮(不进行MixColumns):SubBytes,ShiftRows,AddRoundKey在OpenSSL中,这些操作通常通过查表(T-table)进行优化,以提高性能。以下是一个简化的加密流程(不考虑解密):```cvoidAES_encrypt(constunsignedchar*in,unsignedchar*out,constAES_KEY*key){state=in;//将输入复制到状态矩阵//初始轮密钥加AddRoundKey(state,key->rd_key[0]);//前Nr-1轮for(round=1;round<Nr;round++){SubBytes(state);ShiftRows(state);MixColumns(state);AddRoundKey(state,key->rd_key[round]);}//最后一轮SubBytes(state);ShiftRows(state);AddRoundKey(state,key->rd_key[Nr]);//将状态矩阵复制到输出out=state;}```而`AES_ecb_encrypt`函数则直接调用上述加密解密函数(根据`enc`参数):```cvoidAES_ecb_encrypt(constunsignedchar*in,unsignedchar*out,constAES_KEY*key,constintenc){if(enc==AES_ENCRYPT){AES_encrypt(in,out,key);}else{AES_decrypt(in,out,key);}}```注意:实际OpenSSL源码中,为了效率,通常会将多轮操作合并为查表操作(一次查表完成SubBytes,ShiftRows,MixColumns)。###总结-`AES_set_encrypt_key`:将原始密钥扩展为轮密钥,用于后续的加密操作。-`AES_ecb_encrypt`:使用ECB模式对单个数据块进行加密解密,内部调用`AES_encrypt`或`AES_decrypt`函数。这两个函数是OpenSSL中AES加密的基础,理解它们有助于深入掌握AES算法的实现机制。§§相关问题§§1.AES_set_decrypt_key函数与AES_set_encrypt_key有何区别?2.在ECB模式下,AES加密如何并行化处理多个数据块?3.OpenSSL中AES的查表优化(T-table)具体是如何实现的?4.如何通过OpenSSL实现CBC模式的AES加密(参考引用[4])?5.AES加密中轮常量(Rcon)是如何生成的?6.AES密钥扩展过程中,为什么需要RotWordSubWord操作?</think>### OpenSSL中`AES_set_encrypt_key`与`AES_ecb_encrypt`函数实现详解 #### 一、`AES_set_encrypt_key`函数 **作用**:将原始密钥扩展为AES加密所需的轮密钥(Key Schedule)[^1][^2]。 **实现流程**: ```mermaid graph TD A[输入原始密钥] --> B{密钥长度校验} B -->|128位| C[生成4字初始密钥] B -->|192位| D[生成6字初始密钥] B -->|256位| E[生成8字初始密钥] C --> F[密钥扩展] D --> F E --> F F --> G[轮密钥生成] G --> H[存储到AES_KEY结构] ``` **核心步骤**: 1. **密钥校验**:检查密钥长度是否合法(128/192/256位) 2. **初始密钥加载**:将原始密钥按4字节字(word)加载到状态数组 3. **轮密钥扩展**: ```c for (i = Nk; i < Nb*(Nr+1); i++) { temp = w[i-1]; if (i % Nk == 0) temp = SubWord(RotWord(temp)) ^ Rcon[i/Nk]; else if (Nk > 6 && i % Nk == 4) temp = SubWord(temp); w[i] = w[i-Nk] ^ temp; } ``` - `Nk`:原始密钥字数(4/6/8) - `Nr`:加密轮数(10/12/14) - `SubWord/RotWord`:字节替换循环移位操作 - `Rcon`:轮常量数组(避免对称性弱点)[^1] #### 二、`AES_ecb_encrypt`函数 **作用**:在ECB模式下执行单块数据加密[^3][^5]。 **函数原型**: ```c void AES_ecb_encrypt(const unsigned char *in, unsigned char *out, const AES_KEY *key, const int enc); // AES_ENCRYPTAES_DECRYPT ``` **加密流程**: ```mermaid sequenceDiagram participant 输入 participant 状态矩阵 participant 轮操作 输入 ->> 状态矩阵: 16字节数据按列填充 状态矩阵 ->> 轮操作: 初始轮密钥加 loop Nr-1轮 轮操作 ->> 轮操作: 字节替换(SubBytes) 轮操作 ->> 轮操作: 行移位(ShiftRows) 轮操作 ->> 轮操作: 列混合(MixColumns) 轮操作 ->> 轮操作: 轮密钥加(AddRoundKey) end 轮操作 ->> 轮操作: 最终轮(无MixColumns) 轮操作 ->> 输出: 16字节密文 ``` **关键优化技术**: 1. **查表优化(T-table)**: ```c // 合并SubBytes, ShiftRows, MixColumns操作 s0 = T0[a0] ^ T1[a1] ^ T2[a2] ^ T3[a3] ^ kw[0]; ``` - `T0-T3`:预计算的256元素查找表 - 单次查表完成4个步骤的合并计算[^1][^2] 2. **轮操作实现**: ```c // 简化版核心代码 AddRoundKey(state, key->rd_key[0]); for (round = 1; round < key->rounds; round++) { SubBytes(state); ShiftRows(state); MixColumns(state); AddRoundKey(state, key->rd_key[round]); } // 最终轮省略MixColumns SubBytes(state); ShiftRows(state); AddRoundKey(state, key->rd_key[round]); ``` #### 三、ECB模式的安全缺陷 - **相同明文→相同密文**:缺乏扩散性(如`"AAAAAAAAAAAAAAAA"`加密后出现重复块) - **建议替代方案**:使用CBC/CTR等模式(需初始向量)[^4][^5] ```c // CBC模式加密函数原型 void AES_cbc_encrypt(const unsigned char *in, unsigned char *out, size_t length, const AES_KEY *key, unsigned char *ivec, // 初始向量 const int enc); ``` ### 总结 1. **`AES_set_encrypt_key`**:实现密钥扩展,生成轮密钥调度表 2. **`AES_ecb_encrypt`**: - 基于查表优化实现高效轮操作 - ECB模式独立加密每个16字节块 - 无初始向量要求但存在安全缺陷[^5]
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值