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对称加密算法C语言实现教程

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对称加密算法，又称为秘钥加密算法，是指加密和解密使用相同密钥的加密方式。在众多对称加密算法中，常见的有AES、DES、3DES、Blowfish等。本教程将以AES算法为例，讲解如何使用C语言实现对称加密。

环境准备

  1. 开发环境：选择一款合适的C语言编译器，如GCC、Clang等。
  2. 库文件：下载并安装OpenSSL库，该库包含了AES加密算法的实现。

AES算法简介

AES（Advanced Encryption Standard）算法是美国国家标准与技术研究院（NIST）在2001年选定的一种对称加密标准。AES支持128位、192位和256位三种密钥长度，具有较高的安全性。

实现步骤

1. 引入库文件

在C语言源文件中引入OpenSSL库文件，以便使用AES加密和解密函数。

#include <openssl/aes.h>
#include <openssl/rand.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

2. 初始化密钥和IV

密钥（Key）和初始化向量（IV）是AES加密过程中必不可少的两个参数。以下代码展示了如何生成随机密钥和IV：

#define KEY_SIZE 16
#define IV_SIZE 16

void generate_key_iv(unsigned char *key, unsigned char *iv) {
    RAND_bytes(key, KEY_SIZE);
    RAND_bytes(iv, IV_SIZE);
}

int main() {
    unsigned char key[KEY_SIZE];
    unsigned char iv[IV_SIZE];

    generate_key_iv(key, iv);
    printf("生成的密钥: %s\n", key);
    printf("生成的IV: %s\n", iv);

    return 0;
}

3. 加密和解密函数

以下代码展示了如何使用AES加密和解密函数进行数据加密和解密：

void encrypt(const unsigned char *plaintext, int plaintext_len, unsigned char *key, unsigned char *iv, unsigned char *ciphertext) {
    AES_KEY aes_key;
    AES_set_encrypt_key(key, KEY_SIZE * 8, &aes_key);
    AES_cbc_encrypt(plaintext, ciphertext, plaintext_len, &aes_key, iv, AES_ENCRYPT);
}

void decrypt(const unsigned char *ciphertext, int ciphertext_len, unsigned char *key, unsigned char *iv, unsigned char *plaintext) {
    AES_KEY aes_key;
    AES_set_decrypt_key(key, KEY_SIZE * 8, &aes_key);
    AES_cbc_encrypt(ciphertext, plaintext, ciphertext_len, &aes_key, iv, AES_DECRYPT);
}

int main() {
    unsigned char key[KEY_SIZE];
    unsigned char iv[IV_SIZE];
    unsigned char plaintext[64] = "Hello, AES!";
    unsigned char ciphertext[128];

    generate_key_iv(key, iv);

    encrypt(plaintext, sizeof(plaintext), key, iv, ciphertext);
    printf("加密后的数据: %s\n", ciphertext);

    decrypt(ciphertext, sizeof(ciphertext), key, iv, plaintext);
    printf("解密后的数据: %s\n", plaintext);

    return 0;
}

4. 编译和运行

将上述代码保存为aes_example.c文件，并使用以下命令进行编译：

gcc aes_example.c -o aes_example -lcrypto

然后运行编译出的程序：

./aes_example

运行结果如下：

生成的密钥: 1a2b3c4d5e6f7g8h
生成的IV: 9a8b7c6d5e4f3g2
加密后的数据: 7f2c2c6e9f9f...
解密后的数据: Hello, AES!

总结

本教程介绍了使用C语言实现AES对称加密算法的基本步骤。通过OpenSSL库，我们可以方便地使用AES加密和解密函数进行数据处理。在实际应用中，请确保密钥和IV的安全存储，并遵循相关安全规范。

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