一、课程设计功能简介
题目
对称算法AES的实现，在深入理解AES加密/解密算法理论的基础上，设计一个AES加密/解密软件系统。
功能要求
编程实现算法的加密过程、解密过程和密钥生成过程
完成一个明文分组的加密、解密，明文和密钥是ASCII码。进行加密后，能够进行正确的解密
提供良好的用户界面，界面有有加密/解密选择、输入明文/密文栏、密钥栏、和加/解密结果显示栏
二、技术要求
运用所掌握的数据结构、以及编程语言对各种密码学算法进行分析和设计，加深学生对密码算法的理解，提高学生算法设计与分析的能力。提高学生在应用C语言、数据结构编写大型算法的能力。
三、软件模块设计流程
AES加密函数中，首先进行密钥扩展，然后把128位长度的字符串读进一个4*4的整数数组中，这个数组就是状态矩阵。例如，pArray[0][0] = S0,pArray[1][0] = S1, pArray[0][1] = S4。这个读取过程是通过 convertToIntArray()函数来实现的。每个轮操作的函数都对pArray进行修改，也就是对状态矩阵进行混淆。在执行完10轮加密后，会把pArray转换回字符串，再存入明文p的字符数组中，所以，在加密完后，明文p的字符串中的字符就是加密后的字符了。这个转换过程是通过convertArrayToStr()函数来实现的。
3.1 密钥扩展的实现
在开始加密前，必须先获得第一轮加密用到的密钥，故先实现密钥扩展。
下面是密钥扩展函数的实现，这个函数传入密钥key的字符串表示，然后从字符串中读取W[0]到W[3],函数getWordFromStr()用于实现此功能。读取后，就开始扩展密钥，当i是4的倍数的时候，就会调用T()函数来进行扩展，因为T函数的行为与加密的轮数有关，故要把加密的轮数 j 作为参数传进去。
3.2 字节代换的实现
字节代换的代码很简单，就是把状态矩阵中的每个元素传进getNumFromSBox()函数中，然后取得前面8位中的高4位作为行值，低4位作为列值，然后返回S[row][col]，这里的S是储存S盒的数组。
3.3 行移位的实现
行移位的时候，首先把状态矩阵中第2，3，4行复制出来，然后对它们行进左移相应的位数，然后再复制回去状态矩阵array中。
3.4 列混合的实现
列混合函数中，先把状态矩阵初始状态复制一份到tempArray中，然后把tempArray与colM矩阵相乘，colM为存放要乘的常数矩阵的数组。其中的GFMul()函数定义了矩阵相乘时的乘法，加法则直接通过异或来实现。GFMul()通过调用乘以各个数对应的函数来实现乘法。例如，S1 2 刚通过调用GFMul2(S1)来实现。S1 3 刚通过GFMul3(S1)来实现。在这里，主要实现GFMul2()函数就行了，其它的都可以通过GFMul2()的组合来实现。举个例子吧，为计算下面这条等式，需要像下面这样调用函数：
s=GFMul3(0xC9)^0x7A^0x63^GFMul2(0xB0)
3.5 轮密钥加的实现
轮密钥加的实现很简单，就是根据传入的轮数来把状态矩阵与相应的W[i]异或运算。
AES解密过程，解密过程仍为10轮，每一轮的操作是加密操作的逆操作。由于AES的4个轮操作都是可逆的，因此，解密操作的一轮就是顺序执行逆行移位、逆字节代换、轮密钥加和逆列混合。同加密操作类似，最后一轮不执行逆列混合，在第1轮解密之前，要执行1次密钥加操作。
四、测试结果
