C语言AES算法实现（基于Mbedtls）

最近项目中需要通过C语言实现AES算法，这里我通过Mbedtls库来进行实现。

1、下载Mbedtls

首先我们将Mbedtls代码放入到工程中，相关传送门如下：

Mbedtls官方下载地址

官方网址是国外的下载慢，所以也附上本文使用到的Mbedtls代码，传送门如下：

Mbedtls加解密工具代码

2、引入Mbedtls头文件

这里我们在工程中的CMakeLists.txt中引入Mbedtls的头文件，代码如下：

# for debug
# add_compile_options(-g)

project("device-authentication")

cmake_minimum_required(VERSION 3.5)

INCLUDE_DIRECTORIES(
	../include/
    ../../src/net/mbedtls/include
	../../src/smalgo/sms4/include
)

SET(my_src_crypto
    ../../src/net/mbedtls/library/aes.c
    ../../src/net/mbedtls/library/aesni.c
    ../../src/net/mbedtls/library/base64.c
    ../../src/net/mbedtls/library/rsa.c
    ../../src/net/mbedtls/library/rsa_internal.c
    ../../src/net/mbedtls/library/entropy.c
    ../../src/net/mbedtls/library/entropy_poll.c
    ../../src/net/mbedtls/library/bignum.c
    ../../src/net/mbedtls/library/sha1.c
    ../../src/net/mbedtls/library/sha256.c
    ../../src/net/mbedtls/library/sha512.c
    ../../src/net/mbedtls/library/md.c
    ../../src/net/mbedtls/library/md5.c
    ../../src/net/mbedtls/library/md_wrap.c
    ../../src/net/mbedtls/library/ripemd160.c
    ../../src/net/mbedtls/library/platform_util.c
    ../../src/net/mbedtls/library/oid.c
    ../../src/net/mbedtls/library/timing.c
    ../../src/net/mbedtls/library/net_sockets.c
	../../src/smalgo/sms4/cbc128.c
	../../src/smalgo/sms4/sms4_cbc.c
	../../src/smalgo/sms4/sms4_common.c
	../../src/smalgo/sms4/sms4_enc.c
	../../src/smalgo/sms4/sms4_setkey.c
)
SET(my_src_crypto_dbg
    ../../src/net/mbedtls/library/ctr_drbg.c
)

SET(SRC_LIST_ENCRYPT_BIN
		oem_porting.c
		sdk_porting.c
		authref.c
		test.c
		${my_src_crypto}
		${my_src_crypto_dbg}
		)

SET(SRC_LIST_DECRYPT_LIB 
    oem_porting.c
    sdk_porting.c
    authref.c
    auth.c
    ${my_src_crypto}
    ${my_src_crypto_dbg}
		)

#SET(SRC_LIST_AUTH_DEV
#    oem_porting.c
#    sdk_porting.c
#    authref.c
#    ${my_src_crypto}
#    ${my_src_crypto_dbg}
#)

add_definitions(-fPIC)
#ADD_LIBRARY(authd STATIC ${SRC_LIST_AUTH_DEV})
ADD_LIBRARY(authoal STATIC ${SRC_LIST_DECRYPT_LIB})
ADD_EXECUTABLE(eaidkAuth ${SRC_LIST_ENCRYPT_BIN})

工程结构如下：

引入完成之后我们就可以开始AES代码编写。

3、AES代码编写

authref.h 头文件代码如下：

#ifndef __AUTHREF_H__
#define __AUTHREF_H__
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

#undef DEBUG

#define AES_KEY_SIZE     48
#define AES_IV_LEN       16

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

// aes加密
// aes_key -- 最长48字节
// iv -- 最长16字节
// plaintext -- 待加密文本
// ciphertext -- 加密得到的文本
// len -- len should be 16*N bytes
// return – 0 for ok, else for error
int aes_cbc_encryp(uint8_t *aes_key, uint8_t *iv, uint8_t *plaintext, uint8_t *ciphertext, uint32_t len);

// aes解密
// aes_key -- 最长48字节
// iv -- 最长16字节
// ciphertext -- 待解密的文本
// plaintext -- 解密好的文本
// len -- len should be 16*N bytes
// return – 0 for ok, else for error
int aes_cbc_decryp(uint8_t *aes_key, uint8_t *iv, uint8_t *ciphertext, uint8_t *plaintext, uint32_t len);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif //__AUTHREF_H__

authref.c 代码如下： 

#include "authref.h"
#include "mbedtls/entropy.h"
#include "mbedtls/ctr_drbg.h"
#include "mbedtls/aes.h"

//len should be 16*N bytes
int aes_cbc_encryp(uint8_t *aes_key, uint8_t *iv, uint8_t *plaintext, uint8_t *ciphertext, uint32_t len) {
    int i;
    int blk = (len + 15) >> 4;
    mbedtls_aes_context aes_ctx;
    mbedtls_aes_init(&aes_ctx);
    //setkey_dec
    mbedtls_aes_setkey_enc(&aes_ctx, aes_key, 256);
    for (i = 0; i < blk; ++i) {
        mbedtls_aes_crypt_cbc(&aes_ctx, MBEDTLS_AES_ENCRYPT, 16, iv, plaintext + (i * 16), ciphertext + (i * 16));
    }
    mbedtls_aes_free(&aes_ctx);
    return 0; //OK
}

//len should be 16*N bytes
int aes_cbc_decryp(uint8_t *aes_key, uint8_t *iv, uint8_t *ciphertext, uint8_t *plaintext, uint32_t len) {
    int i;
    int blk = (len + 15) >> 4;
    mbedtls_aes_context aes_ctx;
    mbedtls_aes_init(&aes_ctx);
    //setkey_dec
    mbedtls_aes_setkey_dec(&aes_ctx, aes_key, 256);
    for (i = 0; i < blk; ++i) {
        mbedtls_aes_crypt_cbc(&aes_ctx, MBEDTLS_AES_DECRYPT, 16, iv, ciphertext + (i * 16), plaintext + (i * 16));
    }
    mbedtls_aes_free(&aes_ctx);
    return 0; //OK
}

AES加/解密伪代码如下：

ret = aes_cbc_encryp(&key, &iv, uuid, (uint8_t*)&data, 64); 
ret = aes_cbc_decryp(&key, &iv, uuid, (uint8_t*)&data, 64); 

到此AES加解密介绍完成。