在GF(2^8)下可做任意两个数乘法的程序(一)
作业要求:
写一个GF(2^8)下可做任意两个数乘法的程序。GF(2^8),也就是在一个字节上所做的乘法和加法都封闭的一个有限域。
在GF(2^8)上只有两种运算:异或加运算和乘法运算。
其中异或加运算就是1 xor 1 = 0, 0 xor 0 = 0, 1 xor 0 = 1。(原谅我的啰嗦)
乘法运算的规则就是:
(1)A * 2的时候,A左移一位;A * 4 = (A * 2) * 2,A * 8 = ((A * 2) * 2) * 2,容易看出乘上2的n次幂是一个不断迭代的过程。
(2)那么A * 6的情况有如何?很简单,A * 6 = (A * 2) xor (A * 4),注意在该域中加法都是xor运算,而不是算术加运算。另外,可能有人会问:A * 4 = (A * 2) xor (A * 2) = 0,这不是和(1)冲突了吗?
原因在于:A * 6 = A * 00000110,其中00000110 = 00000100 xor 00000010,但是A * 4 = A * 00000100,00000100 != 00000010 xor 00000010 (= 00000000)。
(3)在乘法运算中,若乘数左移结果中第8位左边非0,例如10000000 * 00000100 = 10000000 * 2 * 2,其中10000000 * 2 = (1)00000000,结果溢出,所以要再和1BH进行异或加运算,即结果为00000000 xor 00011011 = 00011011。然后00011011 * 2 = 00110110即为结果。
错误做法:10000000 * 4 = (10)00000000 xor 00011011 = 00011011,为什么呢?因为10000000 * 2已经溢出,要先做溢出处理。
注:为什么是1BH?因为在AES的设计中开发者选用了不可约多项式m(x) = x^8 + x^4 + x^3 + x + 1,所以如果结果溢出就要再xor一个00011011(也就是1BH)。
在基本的运算法则搞懂以后,写程序就很简单了。
最近写OC写了很多,Java上学期也一直在写,反而C++好久没写了,突然又用回C++来写程序,还真的差点没转过弯来。所以现在趁着写博客的机会做下笔记。
好吧,回到程序来。
先来看看主函数,大致看看整个程序的流程:
好久没写C++,小小回顾一下:
1.若要在主函数中调用其它函数,必须将该函数放在主函数之前,或者提前做好函数声明,例如:
// -- 程序结束执行,结束计时 --end=clock();time=end-start; // 这里的时间是计算机内部时间cout<<endl<<"程序用时:"<<time<<endl;(2)使用windows.h给出的函数
详见C/C++ 各种计时函数总结。
这学期密码学关于编程的作业好像还挺多的,所以专门开个类别写些博客来记录,这篇博客可能还没涉及到密码安全学方面的问题,但随着课程的深入,肯定会有更多与这方面相关的内容(表示压力很大),我会继续写博客更新的。