AES密碼加密

AES加密

AES加密
要求
分析
設計
結果
補充說明
代碼
使用方法
主文件
頭文件

TOC

要求

• 明文、密鑰和向量都是通過文件輸入，密文通過文件輸出
• 可以通過選擇加密模式：CBC和EBC
• 計算程序運行時間
• 對於長度的不夠的情況，在最后填充0來補足
• 輸出最后一塊的加密結果

分析

• 對於文件的輸入輸出，主要就是用到了C語言的文件讀入和讀出

    ofstream is1(argv[3],ios::app);
    if (!is1)
    {
        cerr << "InputFileNotFoundException" << endl;
        return 2;
    }

    is1.write((char*)zero, 16);
    is1.close();

    ifstream is(argv[3], ios::in | ios::binary|ios::app);
    if (!is)
    {
        cerr << "InputFileNotFoundException" << endl;
        return 2;
    }

    ifstream ks(argv[4], ios::in | ios::binary);
    if (!ks)
    {
        cerr << "KeyFileNotFoundException" << endl;
        return 2;
    }

• 在程序中供模式選擇，並且根據選擇來進行不同的處理

cout << "please choose mode: " << endl;
cin >> mode;</pre>

• 為了方便處理不同工作模式下的要求，我在處理的時候把初始化向量和密鑰分開放置在兩個不同的文件內：key.txt和iv.txt
  這樣的話，在EBC模式下就可以少讀取一個文件。同時分開存放也比較方便。
• 補0
  對於補0的情況，為了方便處理，在文件讀取之前，先在文件末尾寫入16個字節的0，在處理的時候，如果讀到全零的情況就直接跳出。
  這樣處理比較簡單方便
• 時間計算
  為了得到比較精准的結果，通過兩種不同的時間函數來進行計算

//定義變量
clock_t start, finish;
DWORD startt, finisht;

//調用函數
start = clock();
startt = GetTickCount();</pre>


//結果
cout << "\nTime: " << ( finish - start ) << endl;
cout << "\nTime: " << (finisht - startt) << endl;</pre>

設計

• 使用方式
  明文、密鑰、初始化向量都寫在文件中，文件名稱通過命令行輸入,對於命令行輸入的參數有要求

const string USAGE = "Usage:    AES [-E | -D] destinationfile sourcefile keyfile ";

if (argc != 5)
{
    cout << USAGE << endl;
    return 1;
}

• 對於補0的情況
  通過在文件中補0來完成，避免過多的對數組的操作

const string USAGE = "Usage:    AES [-E | -D] destinationfile sourcefile keyfile ";

結果

默認參數設置

• ECB模式
  

上面命令行中顯示的是最后一塊的加密結果，完整 的加密結果如下：

• 
• CBC模式
  
  備注一下：
  我這里用到的是debug模式的結果，所以時間特別長。
  在實際用release在cmd中運行的時候，時間大概在3秒左右。
  

和教員給的數據進行比較
教員給的是Cipher.txt
自己得到的是result.txt

得到的結果完全相同，說明我的程序是正確的。

補充說明

當加密文件很短的時候，整個程序運行的時間很短，所以在程序中使用了兩種方式來進行計時，但是還是會遇到兩者相減為0的情況

不過這個只是在加密明文很短的情況下，就是教員給的第一個樣例是這樣的，但是第二份樣例中不是這樣的。
不過，當需要加密的內容很長的時候，需要的時間也是很長的，比如教員給的第二份樣例，處理時間就很長，大概有

代碼

使用方法

參數：
-E result.txt message.txt key.txt
(命令行輸入)

程序在release文件夾中
程序在選擇CBC模式的時候讀取iv.txt(程序內寫死的)
輸出文件在release文件夾的result里面

注意：
在cmd中運行的時候，要進入當前文件夾，不然可能文件不能打開

主文件

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include "AES.h"
#include <time.h>
#include <windows.h>
using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    clock_t start, finish;
    DWORD startt, finisht;

    //命令行參數輸入提醒
    const string USAGE = "Usage:    AES [-E | -D] destinationfile sourcefile keyfile ";

    //參數個數判斷，並給出相應提示
    if (argc != 5)
    {
        cout << USAGE << endl;
        return 1;
    }
    const unsigned char zero[16] = { 0 };

    //在明文文件末尾加上16個0
    ofstream is1(argv[3],ios::app);
    if (!is1)
    {
        cerr << "InputFileNotFoundException" << endl;
        return 2;
    }

    is1.write((char*)zero, 16);
    is1.close();

    ifstream is(argv[3], ios::in | ios::binary|ios::app);
    if (!is)
    {
        cerr << "InputFileNotFoundException" << endl;
        return 2;
    }

    ifstream ks(argv[4], ios::in | ios::binary);
    if (!ks)
    {
        cerr << "KeyFileNotFoundException" << endl;
        return 2;
    }

    //創建類
    AES aes;

    //讀密鑰
    const unsigned char *key = new unsigned char[16];
    ks.read((char*)key, 16);

    //讀明文
    ofstream os;
    os.open(argv[2], ios::out | ios::binary|ios::trunc);

    //模式選擇
    int mode = 0;
    cout << "please choose mode: " << endl;
    cin >> mode;
    const unsigned char* cipherText = new unsigned char[16];
    unsigned char * lastcipher = new unsigned char[16];
    if (strcmp(argv[1], "-E") == 0 || strcmp(argv[1], "-e") == 0)
    {
        //ECB加密過程
        if (mode == 1) //ECB
        {
            const unsigned char* plainText = new unsigned char[16];
            //        memset((unsigned char*)plainText, 0, sizeof(plainText));

            //開始計時
            start = clock();
            startt = GetTickCount();
            while (is.read((char*)plainText, 16))
            {
                //按塊讀取，並且判斷是否是有效數據
                if (!strcmp((char*)plainText, (char*)zero))
                {
                    break;
                }
                //加密，將當前組的密文暫時存起來
                cipherText = aes.Cipher(plainText, key, 16);
                //將每一塊的密文寫入文件
                os.write((char*)cipherText, 16);
                if (!os.is_open())
                {
                    cout << "Error" << endl;
                }
                memset((unsigned char*)plainText, 0, sizeof(plainText));
            }

            //計時結束
            finish = clock();
            finisht = GetTickCount();
        }
        //CBC模式
        else if (mode == 2)
        {
            //需要判斷是不是以第一組加密，用first變量判斷
            //
            const unsigned char* plainText = new unsigned char[16];
            const unsigned char* iv = new unsigned char[16];
            unsigned char *temp = new unsigned char[16];
            bool first = true;
            ifstream ivstream;

            //讀取初始化向量
            ivstream.open("iv.txt", ios::in);
            ivstream.read((char*)iv, 16);
            memset((unsigned char*)plainText, 0, sizeof(plainText));

            //計時開始
            start = clock();
            startt = GetTickCount();

            //對於每一塊進行加密
            while (is.read((char*)temp, 16))
            {
                //判斷是否是有效數據
                if (!strcmp((char*)temp, (char*)zero))
                {
                    break;
                }
                //第一組加密，要異或上初始化向量
                if (first)
                {
                    for (int i = 0; i < 16; i++)
                    {
                        temp[i] = temp[i] ^ iv[i];
                    }
                    first = false;
                }
                else
                {
                    //以后每一組異或上一組得到的密文

                    for (int i = 0; i < 16; i++)
                    {
                        temp[i] = temp[i] ^ lastcipher[i];
                    }

                }
                plainText = temp;
                cipherText = aes.Cipher(plainText, key, 16);
                lastcipher = (unsigned char *)cipherText;
                os.write((char*)cipherText,16);
                if (!os.is_open())
                {
                    cout << "Error" << endl;
                }
                //計時結束
                finish = clock();
                finisht = GetTickCount();
            }

        }
    }
    delete[] key;

    //輸出最后一組的密文
    for (int i = 0; i < 16; i++)
    {
        cout << cipherText[i];
    }
    cout << endl;

    //文件關閉
    is.close();
    ks.close();
    os.close();

    //計算時間
    cout << "\nTime: " << ( finish - start ) << endl;
    cout << "\nTime: " << (finisht - startt) << endl;

    system("pause");
    return 0;
}

頭文件

    #ifndef AES_H_
    #define AES_H_
    #include <bitset>
    #include <utility>
    using namespace std;
    class AES
    {
    public:
        typedef unsigned char    byte;
        static const int KEY_SIZE = 16;    //    密鑰長度為位
        static const int N_ROUND = 11;
        byte plainText[16];    //    明文
        byte state[16];    //    當前分組。
        byte cipherKey[16];    //    密鑰
        byte roundKey[N_ROUND][16];    //輪密鑰
        byte cipherText[16];    //密文
        byte SBox[16][16];    //    S盒
        byte InvSBox[16][16];    //    逆S盒   
        void EncryptionProcess();
        void DecryptionProcess();
        void Round(const int& round);
        void InvRound(const int& round);
        void FinalRound();
        void InvFinalRound();
        void KeyExpansion();
        void AddRoundKey(const int& round);
        void SubBytes();
        void InvSubBytes();
        void ShiftRows();
        void InvShiftRows();
        void MixColumns();
        void InvMixColumns();
        void BuildSBox();
        void BuildInvSBox();
        void InitialState(const byte* text);
        void InitialCipherText();
        void InitialplainText();
        byte GFMultplyByte(const byte& left, const byte& right);
        const byte* GFMultplyBytesMatrix(const byte* left, const byte* right);
    public:
        AES();
        const byte* Cipher(const byte* text, const byte* key, const int& keySize);
        const byte* InvCipher(const byte* text, const byte* key, const int& keySize);
    };

    void AES::EncryptionProcess()
    {    //    加密過程
        InitialState(plainText);
        KeyExpansion();    //    密鑰擴展
        AddRoundKey(0);    //    輪密鑰加
        for (int i = 1; i < N_ROUND - 1; ++i)
        {
            Round(i);
        }
        FinalRound();
        InitialCipherText();
    }

    void AES::DecryptionProcess()
    {    //    解密過程
        InitialState(cipherText);
        KeyExpansion();
        InvFinalRound();
        for (int i = N_ROUND - 2; i > 0; --i)
        {
            InvRound(i);
        }
        AddRoundKey(0);
        InitialplainText();
    }

    void AES::Round(const int& round)
    {    //    正常輪
        SubBytes();
        ShiftRows();
        MixColumns();
        AddRoundKey(round);
    }

    void AES::InvRound(const int& round)
    {    //    正常輪的逆
        AddRoundKey(round);
        InvMixColumns();
        InvShiftRows();
        InvSubBytes();
    }

    void AES::FinalRound()
    {    //    最后輪
        SubBytes();
        ShiftRows();
        AddRoundKey(N_ROUND - 1);
    }

    void AES::InvFinalRound()
    {    //    最后輪的逆
        AddRoundKey(N_ROUND - 1);
        InvShiftRows();
        InvSubBytes();
    }

    void AES::KeyExpansion()
    {    //    密鑰擴展
        const byte rcon[N_ROUND][4] = {
            { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
            { 0x01, 0x00, 0x00, 0x00 },
            { 0x02, 0x00, 0x00, 0x00 },
            { 0x04, 0x00, 0x00, 0x00 },
            { 0x08, 0x00, 0x00, 0x00 },
            { 0x10, 0x00, 0x00, 0x00 },
            { 0x20, 0x00, 0x00, 0x00 },
            { 0x40, 0x00, 0x00, 0x00 },
            { 0x80, 0x00, 0x00, 0x00 },
            { 0x1b, 0x00, 0x00, 0x00 },
            { 0x36, 0x00, 0x00, 0x00 } };
        for (int i = 0; i < 16; ++i)
        {
            roundKey[0][i] = cipherKey[i];
        }
        for (int i = 0; i < 4; ++i)
        {    //  roundKey[0][16]為cipherKey的轉置矩陣
            for (int j = 0; j < 4; ++j)
            {
                roundKey[0][4 * i + j] = cipherKey[4 * j + i];
            }
        }
        for (int roundIndex = 1; roundIndex < N_ROUND; ++roundIndex)
        {
            byte rotWord[4] = { 0x00 };
            rotWord[0] = roundKey[roundIndex - 1][3];
            rotWord[1] = roundKey[roundIndex - 1][7];
            rotWord[2] = roundKey[roundIndex - 1][11];
            rotWord[3] = roundKey[roundIndex - 1][15];
            std::swap<byte>(rotWord[0], rotWord[1]);
            std::swap<byte>(rotWord[1], rotWord[2]);
            std::swap<byte>(rotWord[2], rotWord[3]);
            for (int i = 0; i < 4; ++i)
            {
                rotWord[i] = SBox[rotWord[i] >> 4][rotWord[i] & 0x0f];
                roundKey[roundIndex][4 * i] = roundKey[roundIndex - 1][4 * i] ^ rotWord[i] ^ rcon[roundIndex][i];
            }
            for (int j = 1; j < 4; ++j)
            {
                for (int i = 0; i < 4; ++i)
                {
                    roundKey[roundIndex][4 * i + j] = roundKey[roundIndex - 1][4 * i + j] ^ roundKey[roundIndex][4 * i + j - 1];
                }
            }
        }
    }

    void AES::AddRoundKey(const int& round)
    {    //    輪密鑰加
        for (int i = 0; i < 16; ++i)
        {    //    利用當前分組state和第round組擴展密鑰進行按位異或
            state[i] ^= roundKey[round][i];
        }
    }

    void AES::SubBytes()
    {    //    字節代換
        for (int i = 0; i < 16; ++i)
        {
            state[i] = SBox[state[i] >> 4][state[i] & 0x0f];
        }
    }

    void AES::InvSubBytes()
    {    //    逆字節代換
        for (int i = 0; i < 16; ++i)
        {
            state[i] = InvSBox[state[i] >> 4][state[i] & 0x0f];
        }
    }

    void AES::ShiftRows()
    {    //    行變換
        //state第一行保持不變
        // Do nothing.
        //state第二行循環左移一個字節
        std::swap<byte>(state[4], state[5]);
        std::swap<byte>(state[5], state[6]);
        std::swap<byte>(state[6], state[7]);
        //state第三行循環左移兩個字節
        std::swap<byte>(state[8], state[10]);
        std::swap<byte>(state[9], state[11]);
        //state第三行循環左移三個字節
        std::swap<byte>(state[14], state[15]);
        std::swap<byte>(state[13], state[14]);
        std::swap<byte>(state[12], state[13]);
    }

    void AES::InvShiftRows()
    {    //    行變換反演
        //state第一行保持不變
        // Do nothing.
        //state第二行循環右移一個字節
        std::swap<byte>(state[6], state[7]);
        std::swap<byte>(state[5], state[6]);
        std::swap<byte>(state[4], state[5]);
        //state第三行循環右移兩個字節
        std::swap<byte>(state[9], state[11]);
        std::swap<byte>(state[8], state[10]);
        //state第三行循環右移三個字節
        std::swap<byte>(state[12], state[13]);
        std::swap<byte>(state[13], state[14]);
        std::swap<byte>(state[14], state[15]);
    }

    void AES::MixColumns()
    {    //    列混淆
        byte matrix[4][4] = {
            { 0x02, 0x03, 0x01, 0x01 },
            { 0x01, 0x02, 0x03, 0x01 },
            { 0x01, 0x01, 0x02, 0x03 },
            { 0x03, 0x01, 0x01, 0x02 } };
        const byte* temp = GFMultplyBytesMatrix((byte*)matrix, state);
        for (int i = 0; i < 16; ++i)
        {
            state[i] = temp[i];
        }
        delete[] temp;
    }

    void AES::InvMixColumns()
    {    //    列混淆反演
        byte matrix[4][4] = {
            { 0x0e, 0x0b, 0x0d, 0x09 },
            { 0x09, 0x0e, 0x0b, 0x0d },
            { 0x0d, 0x09, 0x0e, 0x0b },
            { 0x0b, 0x0d, 0x09, 0x0e } };
        const byte* temp = GFMultplyBytesMatrix((byte*)matrix, state);
        for (int i = 0; i < 16; ++i)
        {
            state[i] = temp[i];
        }
        delete[] temp;
    }

    void AES::BuildSBox()
    {    //    構建S盒
        byte box[16][16] =
        {
            /*        0     1     2     3     4     5     6     7     8     9     a     b     c     d     e     f */
            /*0*/{ 0x63, 0x7c, 0x77, 0x7b, 0xf2, 0x6b, 0x6f, 0xc5, 0x30, 0x01, 0x67, 0x2b, 0xfe, 0xd7, 0xab, 0x76 },
            /*1*/{ 0xca, 0x82, 0xc9, 0x7d, 0xfa, 0x59, 0x47, 0xf0, 0xad, 0xd4, 0xa2, 0xaf, 0x9c, 0xa4, 0x72, 0xc0 },
            /*2*/{ 0xb7, 0xfd, 0x93, 0x26, 0x36, 0x3f, 0xf7, 0xcc, 0x34, 0xa5, 0xe5, 0xf1, 0x71, 0xd8, 0x31, 0x15 },
            /*3*/{ 0x04, 0xc7, 0x23, 0xc3, 0x18, 0x96, 0x05, 0x9a, 0x07, 0x12, 0x80, 0xe2, 0xeb, 0x27, 0xb2, 0x75 },
            /*4*/{ 0x09, 0x83, 0x2c, 0x1a, 0x1b, 0x6e, 0x5a, 0xa0, 0x52, 0x3b, 0xd6, 0xb3, 0x29, 0xe3, 0x2f, 0x84 },
            /*5*/{ 0x53, 0xd1, 0x00, 0xed, 0x20, 0xfc, 0xb1, 0x5b, 0x6a, 0xcb, 0xbe, 0x39, 0x4a, 0x4c, 0x58, 0xcf },
            /*6*/{ 0xd0, 0xef, 0xaa, 0xfb, 0x43, 0x4d, 0x33, 0x85, 0x45, 0xf9, 0x02, 0x7f, 0x50, 0x3c, 0x9f, 0xa8 },
            /*7*/{ 0x51, 0xa3, 0x40, 0x8f, 0x92, 0x9d, 0x38, 0xf5, 0xbc, 0xb6, 0xda, 0x21, 0x10, 0xff, 0xf3, 0xd2 },
            /*8*/{ 0xcd, 0x0c, 0x13, 0xec, 0x5f, 0x97, 0x44, 0x17, 0xc4, 0xa7, 0x7e, 0x3d, 0x64, 0x5d, 0x19, 0x73 },
            /*9*/{ 0x60, 0x81, 0x4f, 0xdc, 0x22, 0x2a, 0x90, 0x88, 0x46, 0xee, 0xb8, 0x14, 0xde, 0x5e, 0x0b, 0xdb },
            /*a*/{ 0xe0, 0x32, 0x3a, 0x0a, 0x49, 0x06, 0x24, 0x5c, 0xc2, 0xd3, 0xac, 0x62, 0x91, 0x95, 0xe4, 0x79 },
            /*b*/{ 0xe7, 0xc8, 0x37, 0x6d, 0x8d, 0xd5, 0x4e, 0xa9, 0x6c, 0x56, 0xf4, 0xea, 0x65, 0x7a, 0xae, 0x08 },
            /*c*/{ 0xba, 0x78, 0x25, 0x2e, 0x1c, 0xa6, 0xb4, 0xc6, 0xe8, 0xdd, 0x74, 0x1f, 0x4b, 0xbd, 0x8b, 0x8a },
            /*d*/{ 0x70, 0x3e, 0xb5, 0x66, 0x48, 0x03, 0xf6, 0x0e, 0x61, 0x35, 0x57, 0xb9, 0x86, 0xc1, 0x1d, 0x9e },
            /*e*/{ 0xe1, 0xf8, 0x98, 0x11, 0x69, 0xd9, 0x8e, 0x94, 0x9b, 0x1e, 0x87, 0xe9, 0xce, 0x55, 0x28, 0xdf },
            /*f*/{ 0x8c, 0xa1, 0x89, 0x0d, 0xbf, 0xe6, 0x42, 0x68, 0x41, 0x99, 0x2d, 0x0f, 0xb0, 0x54, 0xbb, 0x16 }
        };
        for (int i = 0; i < 16; ++i)
        {
            for (int j = 0; j < 16; ++j)
            {
                SBox[i][j] = box[i][j];
            }
        }
    }

    void AES::BuildInvSBox()
    {    //    構建逆S盒
        byte box[16][16] =
        {
            /*        0     1     2     3     4     5     6     7     8     9     a     b     c     d     e     f */
            /*0*/{ 0x52, 0x09, 0x6a, 0xd5, 0x30, 0x36, 0xa5, 0x38, 0xbf, 0x40, 0xa3, 0x9e, 0x81, 0xf3, 0xd7, 0xfb },
            /*1*/{ 0x7c, 0xe3, 0x39, 0x82, 0x9b, 0x2f, 0xff, 0x87, 0x34, 0x8e, 0x43, 0x44, 0xc4, 0xde, 0xe9, 0xcb },
            /*2*/{ 0x54, 0x7b, 0x94, 0x32, 0xa6, 0xc2, 0x23, 0x3d, 0xee, 0x4c, 0x95, 0x0b, 0x42, 0xfa, 0xc3, 0x4e },
            /*3*/{ 0x08, 0x2e, 0xa1, 0x66, 0x28, 0xd9, 0x24, 0xb2, 0x76, 0x5b, 0xa2, 0x49, 0x6d, 0x8b, 0xd1, 0x25 },
            /*4*/{ 0x72, 0xf8, 0xf6, 0x64, 0x86, 0x68, 0x98, 0x16, 0xd4, 0xa4, 0x5c, 0xcc, 0x5d, 0x65, 0xb6, 0x92 },
            /*5*/{ 0x6c, 0x70, 0x48, 0x50, 0xfd, 0xed, 0xb9, 0xda, 0x5e, 0x15, 0x46, 0x57, 0xa7, 0x8d, 0x9d, 0x84 },
            /*6*/{ 0x90, 0xd8, 0xab, 0x00, 0x8c, 0xbc, 0xd3, 0x0a, 0xf7, 0xe4, 0x58, 0x05, 0xb8, 0xb3, 0x45, 0x06 },
            /*7*/{ 0xd0, 0x2c, 0x1e, 0x8f, 0xca, 0x3f, 0x0f, 0x02, 0xc1, 0xaf, 0xbd, 0x03, 0x01, 0x13, 0x8a, 0x6b },
            /*8*/{ 0x3a, 0x91, 0x11, 0x41, 0x4f, 0x67, 0xdc, 0xea, 0x97, 0xf2, 0xcf, 0xce, 0xf0, 0xb4, 0xe6, 0x73 },
            /*9*/{ 0x96, 0xac, 0x74, 0x22, 0xe7, 0xad, 0x35, 0x85, 0xe2, 0xf9, 0x37, 0xe8, 0x1c, 0x75, 0xdf, 0x6e },
            /*a*/{ 0x47, 0xf1, 0x1a, 0x71, 0x1d, 0x29, 0xc5, 0x89, 0x6f, 0xb7, 0x62, 0x0e, 0xaa, 0x18, 0xbe, 0x1b },
            /*b*/{ 0xfc, 0x56, 0x3e, 0x4b, 0xc6, 0xd2, 0x79, 0x20, 0x9a, 0xdb, 0xc0, 0xfe, 0x78, 0xcd, 0x5a, 0xf4 },
            /*c*/{ 0x1f, 0xdd, 0xa8, 0x33, 0x88, 0x07, 0xc7, 0x31, 0xb1, 0x12, 0x10, 0x59, 0x27, 0x80, 0xec, 0x5f },
            /*d*/{ 0x60, 0x51, 0x7f, 0xa9, 0x19, 0xb5, 0x4a, 0x0d, 0x2d, 0xe5, 0x7a, 0x9f, 0x93, 0xc9, 0x9c, 0xef },
            /*e*/{ 0xa0, 0xe0, 0x3b, 0x4d, 0xae, 0x2a, 0xf5, 0xb0, 0xc8, 0xeb, 0xbb, 0x3c, 0x83, 0x53, 0x99, 0x61 },
            /*f*/{ 0x17, 0x2b, 0x04, 0x7e, 0xba, 0x77, 0xd6, 0x26, 0xe1, 0x69, 0x14, 0x63, 0x55, 0x21, 0x0c, 0x7d }
        };
        for (int i = 0; i < 16; ++i)
        {
            for (int j = 0; j < 16; ++j)
            {
                InvSBox[i][j] = box[i][j];
            }
        }
    }

    void AES::InitialState(const byte* text)
    {    //    state初始時候為明(密)文矩陣的轉置矩陣
        for (int i = 0; i < 4; ++i)
        {    //轉置text存放在state中
            for (int j = 0; j < 4; ++j)
            {
                state[4 * i + j] = text[4 * j + i];
            }
        }
    }

    void AES::InitialCipherText()
    {    //    state被復制到輸出矩陣中   
        for (int i = 0; i < 4; ++i)
        {    //轉置state存放在cipherText中
            for (int j = 0; j < 4; ++j)
            {
                cipherText[4 * i + j] = state[4 * j + i];
            }
        }
    }

    void AES::InitialplainText()
    {    //    state被復制到輸入矩陣中
        for (int i = 0; i < 4; ++i)
        {    //轉置state存放在plainText中
            for (int j = 0; j < 4; ++j)
            {
                plainText[4 * i + j] = state[4 * j + i];
            }
        }
    }

    AES::byte AES::GFMultplyByte(const byte& left, const byte& right)
    {    //有限域GF(2^8)上的乘法
        byte temp[8];
        bitset<8> bits((unsigned long)right);    //把right化為個二進制位存放在bits中
        temp[0] = left;
        for (int i = 1; i < 8; ++i)
        {
            if (temp[i - 1] >= 0x80)    //若(temp[i-1] 首位為"1"
            {
                temp[i] = temp[i - 1] << 1;
                temp[i] = temp[i] ^ 0x1b;    //與(00011011)異或
            }
            else
            {
                temp[i] = temp[i - 1] << 1;
            }
        }
        byte result = 0x00;
        for (int i = 0; i < 8; ++i)
        {
            if (bits[i] == 1)
            {
                result ^= temp[i];
            }
        }
        return result;
    }

    const AES::byte* AES::GFMultplyBytesMatrix(const byte* left, const byte* right)
    {    //有限域GF(2^8)上的矩陣(4*4)乘法
        AES::byte* result = new AES::byte[16];
        for (int i = 0; i < 4; ++i)
        {
            for (int j = 0; j < 4; ++j)
            {
                result[4 * i + j] = GFMultplyByte(left[4 * i], right[j]);
                for (int k = 1; k < 4; ++k)
                {
                    result[4 * i + j] ^= GFMultplyByte(left[4 * i + k], right[4 * k + j]);
                }
            }
        }
        return result;
    }

    AES::AES()
    {
        BuildSBox();
        BuildInvSBox();
    }

    const AES::byte* AES::Cipher(const byte* text, const byte* key, const int& keySize)
    {    //    用key給text加密
        for (int i = 0; i < 16; ++i)
        {
            plainText[i] = text[i];
        }

        for (int i = 0; i < keySize; ++i)
        {
            cipherKey[i] = key[i];
        }

        EncryptionProcess();
        return cipherText;
    }
    const AES::byte* AES::InvCipher(const byte* text, const byte* key, const int& keySize)
    {    //    用key給text解密
        for (int i = 0; i < 16; ++i)
        {
            cipherText[i] = text[i];
        }

        for (int i = 0; i < keySize; ++i)
        {
            cipherKey[i] = key[i];
        }

        DecryptionProcess();
        return plainText;
    }
    #endif /* AES_H_ */