Проектирование и разработка информационных систем

3.1.3 Практическая реализация алгоритма AES 
При реализации алгоритма AES были использованы материалы [28], 
[30], которые были доработаны с целью использования в представленной в 
данной работе системе криптоанализа. 
При реализации были использованы и реализованы следующие 
основные структуры, переменные: 
Структура в которой хранятся основные параметры для работы алгоритма, а 
также входные и выходные данные:
int Nr — число раундов алгоритма, 
int Nk — число 32-битных слов в ключе 
unsigned char Key[32] — исходный ключ 
unsigned char RoundKey[240] — раундовые ключи 
unsigned char in[16], out[16] — входные и выходные данные 
unsigned char state[4][4] — массив для хранения промежуточных результатов 
работы алгоритма 
Таблицы, использующиеся при шифровании, расшифровании данных 
представлены в виде статических постоянных (таблица 3.3). 

---

47 
Таблица 3.3 
Постоянные алгоритма AES 
Статические постоянные 
Описание 
static const int Sbox[256]
Нелинейная таблица замен, использующаяся в 
нескольких трансформациях замены байтов и в 
процедуре Key Expansion для взаимооднозначной 
замены значения байта 
static const int RSbox[256] 
Обратная таблица замен. Используется при 
расшифровании 
static const int Rcon[255] 
Массив, который состоит из битов 32-разрядного 
слова и является постоянным для данного раунда 
Основные функции, обеспечивающие работу алгоритма описаны в таблице 3.4. 
Таблица 3.4 
Функции алгоритма AES 
Функция 
Описание 
1 
2 
int getSBoxValue(int num) 
Функция возвращающая требуемое значение 
таблицы замен
int getSBoxInvert(int num) 
Функция возвращающая требуемое значение 
обратной таблицы замен
void 
KeyExpansion(struct 
aes_parameter 
*param) 
процедура генерации Round Keys из Cipher 
Key. Раундовые ключи используются в 
каждом раунде лакгоритма. 
void 
AddRoundKey(int 
round, 
struct 
aes_parameter *param) 
трансформация при шифровании и обратном 
шифровании, при которой применяется XOR 
Round Key и State. Длина RoundKey равна 
размеру State (то есть, если Nb = 4, то длина 
RoundKey равна 128 бит или 16 байт) 
void SubBytes(struct aes_parameter *param) 
Трансформации при шифровании, которые 
обрабатывают State используя нелинейную 
таблицу замещения байтов (Sbox), применяя 
её независимо к каждому байту State 
void InvSubBytes(struct aes_parameter *param) Трансформация при расшифровании, которая 
является 
обратной 
по 
отношению 
к 
SubBytes() 
void ShiftRows(struct aes_parameter *param) 
Трансформации при шифровании, которые 
обрабатывают State, циклически смещая 
последние три строки State на разные 
величины 

---

48 
Продолжение таблицы 3.4 
1 
2 
void InvShiftRows(struct aes_parameter *param) Трансформация при расшифровании, которая 
является 
обратной 
по 
отношению 
к 
ShiftRows() 
void MixColumns(struct aes_parameter *param) Трансформация при шифровании, которая 
берёт все столбцы State и смешивает их 
данные (независимо друг от друга), чтобы 
получить новые столбцы 
void 
InvMixColumns(struct 
aes_parameter 
*param) 
Трансформация при расшифровании, которая 
является 
обратной 
по 
отношению 
к
MixColumns() 
void Cipher(struct aes_parameter *param) 
Объявлена в заголовочном файле 
Функция формирования блоков в массив
State 
вызов 
функций 
преобразования 
информации. Основная функция шифрования 
текста. 
void InvCipher(struct aes_parameter *param) 
Объявлена в заголовочном файле 
Функция формирования блоков в массив
State 
вызов 
функций 
преобразования 
информации. 
Основная 
функция 
расшифрования текста. 
void 
aes_crypt(char 
*input_fname, 
char 
*output_fname, char *password, int key_len) 
Объявлена в заголовочном файле 
Функция чтения информации, вызов функции 
шифрования блока, запись зашифрованной 
информации 
void 
aes_decrypt(char 
*input_fname, 
char 
*output_fname, char *password, int key_len) 
Объявлена в заголовочном файле 
Функция 
чтения 
зашифрованной 
информации, вызов функции расшифрования 
блока, запись расшифрованной информации 
int test_aes() 
Объявлена в заголовочном файле. 
Функция, в которой происходит определение 
размера ключа, а также параметры файлов 
ввод-вывода данных и результатов.
Так же вызывает функции шифрования и 
расшифрования текста