AES 256プログラムが動作しない

Question

私はCでAES-256を実装しようとしています.Wikipediaのページを読んでそれを実行した後、コード化することができました。私がそれをテストしたときだけ、間違った出力を出すように見えました。

コード：

/* 
AES-256 
(c) 2017 Daniel Gee 
*/ 

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 

unsigned char rcon[256] = { 
    0x8d, 0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80, 0x1b, 0x36, 0x6c, 0xd8, 0xab, 0x4d, 0x9a, 
    0x2f, 0x5e, 0xbc, 0x63, 0xc6, 0x97, 0x35, 0x6a, 0xd4, 0xb3, 0x7d, 0xfa, 0xef, 0xc5, 0x91, 0x39, 
    0x72, 0xe4, 0xd3, 0xbd, 0x61, 0xc2, 0x9f, 0x25, 0x4a, 0x94, 0x33, 0x66, 0xcc, 0x83, 0x1d, 0x3a, 
    0x74, 0xe8, 0xcb, 0x8d, 0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80, 0x1b, 0x36, 0x6c, 0xd8, 
    0xab, 0x4d, 0x9a, 0x2f, 0x5e, 0xbc, 0x63, 0xc6, 0x97, 0x35, 0x6a, 0xd4, 0xb3, 0x7d, 0xfa, 0xef, 
    0xc5, 0x91, 0x39, 0x72, 0xe4, 0xd3, 0xbd, 0x61, 0xc2, 0x9f, 0x25, 0x4a, 0x94, 0x33, 0x66, 0xcc, 
    0x83, 0x1d, 0x3a, 0x74, 0xe8, 0xcb, 0x8d, 0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80, 0x1b, 
    0x36, 0x6c, 0xd8, 0xab, 0x4d, 0x9a, 0x2f, 0x5e, 0xbc, 0x63, 0xc6, 0x97, 0x35, 0x6a, 0xd4, 0xb3, 
    0x7d, 0xfa, 0xef, 0xc5, 0x91, 0x39, 0x72, 0xe4, 0xd3, 0xbd, 0x61, 0xc2, 0x9f, 0x25, 0x4a, 0x94, 
    0x33, 0x66, 0xcc, 0x83, 0x1d, 0x3a, 0x74, 0xe8, 0xcb, 0x8d, 0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 
    0x40, 0x80, 0x1b, 0x36, 0x6c, 0xd8, 0xab, 0x4d, 0x9a, 0x2f, 0x5e, 0xbc, 0x63, 0xc6, 0x97, 0x35, 
    0x6a, 0xd4, 0xb3, 0x7d, 0xfa, 0xef, 0xc5, 0x91, 0x39, 0x72, 0xe4, 0xd3, 0xbd, 0x61, 0xc2, 0x9f, 
    0x25, 0x4a, 0x94, 0x33, 0x66, 0xcc, 0x83, 0x1d, 0x3a, 0x74, 0xe8, 0xcb, 0x8d, 0x01, 0x02, 0x04, 
    0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80, 0x1b, 0x36, 0x6c, 0xd8, 0xab, 0x4d, 0x9a, 0x2f, 0x5e, 0xbc, 0x63, 
    0xc6, 0x97, 0x35, 0x6a, 0xd4, 0xb3, 0x7d, 0xfa, 0xef, 0xc5, 0x91, 0x39, 0x72, 0xe4, 0xd3, 0xbd, 
    0x61, 0xc2, 0x9f, 0x25, 0x4a, 0x94, 0x33, 0x66, 0xcc, 0x83, 0x1d, 0x3a, 0x74, 0xe8, 0xcb, 0x8d 
}; 

unsigned char sbox[256] = { 
    0x63, 0x7c, 0x77, 0x7b, 0xf2, 0x6b, 0x6f, 0xc5, 0x30, 0x01, 0x67, 0x2b, 0xfe, 0xd7, 0xab, 0x76, 
    0xca, 0x82, 0xc9, 0x7d, 0xfa, 0x59, 0x47, 0xf0, 0xad, 0xd4, 0xa2, 0xaf, 0x9c, 0xa4, 0x72, 0xc0, 
    0xb7, 0xfd, 0x93, 0x26, 0x36, 0x3f, 0xf7, 0xcc, 0x34, 0xa5, 0xe5, 0xf1, 0x71, 0xd8, 0x31, 0x15, 
    0x04, 0xc7, 0x23, 0xc3, 0x18, 0x96, 0x05, 0x9a, 0x07, 0x12, 0x80, 0xe2, 0xeb, 0x27, 0xb2, 0x75, 
    0x09, 0x83, 0x2c, 0x1a, 0x1b, 0x6e, 0x5a, 0xa0, 0x52, 0x3b, 0xd6, 0xb3, 0x29, 0xe3, 0x2f, 0x84, 
    0x53, 0xd1, 0x00, 0xed, 0x20, 0xfc, 0xb1, 0x5b, 0x6a, 0xcb, 0xbe, 0x39, 0x4a, 0x4c, 0x58, 0xcf, 
    0xd0, 0xef, 0xaa, 0xfb, 0x43, 0x4d, 0x33, 0x85, 0x45, 0xf9, 0x02, 0x7f, 0x50, 0x3c, 0x9f, 0xa8, 
    0x51, 0xa3, 0x40, 0x8f, 0x92, 0x9d, 0x38, 0xf5, 0xbc, 0xb6, 0xda, 0x21, 0x10, 0xff, 0xf3, 0xd2, 
    0xcd, 0x0c, 0x13, 0xec, 0x5f, 0x97, 0x44, 0x17, 0xc4, 0xa7, 0x7e, 0x3d, 0x64, 0x5d, 0x19, 0x73, 
    0x60, 0x81, 0x4f, 0xdc, 0x22, 0x2a, 0x90, 0x88, 0x46, 0xee, 0xb8, 0x14, 0xde, 0x5e, 0x0b, 0xdb, 
    0xe0, 0x32, 0x3a, 0x0a, 0x49, 0x06, 0x24, 0x5c, 0xc2, 0xd3, 0xac, 0x62, 0x91, 0x95, 0xe4, 0x79, 
    0xe7, 0xc8, 0x37, 0x6d, 0x8d, 0xd5, 0x4e, 0xa9, 0x6c, 0x56, 0xf4, 0xea, 0x65, 0x7a, 0xae, 0x08, 
    0xba, 0x78, 0x25, 0x2e, 0x1c, 0xa6, 0xb4, 0xc6, 0xe8, 0xdd, 0x74, 0x1f, 0x4b, 0xbd, 0x8b, 0x8a, 
    0x70, 0x3e, 0xb5, 0x66, 0x48, 0x03, 0xf6, 0x0e, 0x61, 0x35, 0x57, 0xb9, 0x86, 0xc1, 0x1d, 0x9e, 
    0xe1, 0xf8, 0x98, 0x11, 0x69, 0xd9, 0x8e, 0x94, 0x9b, 0x1e, 0x87, 0xe9, 0xce, 0x55, 0x28, 0xdf, 
    0x8c, 0xa1, 0x89, 0x0d, 0xbf, 0xe6, 0x42, 0x68, 0x41, 0x99, 0x2d, 0x0f, 0xb0, 0x54, 0xbb, 0x16 
}; 

void rotate(unsigned char *w){ 
    unsigned char t; 
    t = w[0]; 
    w[0] = w[1]; 
    w[1] = w[2]; 
    w[2] = w[3]; 
    w[3] = t; 
} 

void key_schedule_core(unsigned char *w, unsigned char i){ 
    unsigned char j; 
    rotate(w); 
    for(j = 0; j < 4; j++){ 
     w[j] = sbox[w[j]]; 
    } 
    w[0] ^= rcon[i]; 
} 

unsigned char *key_schedule(unsigned char *key){ 
    unsigned char n = 32, b = 240, *e = malloc(sizeof(unsigned char) * b), i = 1, j, k, t[4]; 
    for(k = 0; k < n; k++){ 
     e[k] = key[k]; 
    } 
    j = 32; 

    while(j < b){ 
     t[0] = e[j - 4]; 
     t[1] = e[j - 3]; 
     t[2] = e[j - 2]; 
     t[3] = e[j - 1]; 

     key_schedule_core(t, i); 

     i++; 

     t[0] ^= e[j - n]; 
     t[1] ^= e[j - n + 1]; 
     t[2] ^= e[j - n + 2]; 
     t[3] ^= e[j - n + 3]; 

     e[j] = t[0]; 
     e[j + 1] = t[1]; 
     e[j + 2] = t[2]; 
     e[j + 3] = t[3]; 
     j += 4; 

     for(k = 0; k < 3; k++){ 
      t[0] = e[j - 4]; 
      t[1] = e[j - 3]; 
      t[2] = e[j - 2]; 
      t[3] = e[j - 1]; 

      t[0] ^= e[j - n]; 
      t[1] ^= e[j - n + 1]; 
      t[2] ^= e[j - n + 2]; 
      t[3] ^= e[j - n + 3]; 

      e[j] = t[0]; 
      e[j + 1] = t[1]; 
      e[j + 2] = t[2]; 
      e[j + 3] = t[3]; 

      j += 4; 
     } 

     t[0] = e[j - 4]; 
     t[1] = e[j - 3]; 
     t[2] = e[j - 2]; 
     t[3] = e[j - 1]; 

     t[0] = sbox[t[0]]; 
     t[1] = sbox[t[1]]; 
     t[2] = sbox[t[2]]; 
     t[3] = sbox[t[3]]; 

     t[0] ^= e[j - n]; 
     t[1] ^= e[j - n + 1]; 
     t[2] ^= e[j - n + 2]; 
     t[3] ^= e[j - n + 3]; 

     e[j] = t[0]; 
     e[j + 1] = t[1]; 
     e[j + 2] = t[2]; 
     e[j + 3] = t[3]; 

     j += 4; 

     if(j > b){ 
      break; 
     } 

     for(k = 0; k < 3; k++){ 
      t[0] = e[j - 4]; 
      t[1] = e[j - 3]; 
      t[2] = e[j - 2]; 
      t[3] = e[j - 1]; 

      t[0] ^= e[j - n]; 
      t[1] ^= e[j - n + 1]; 
      t[2] ^= e[j - n + 2]; 
      t[3] ^= e[j - n + 3]; 

      e[j] = t[0]; 
      e[j + 1] = t[1]; 
      e[j + 2] = t[2]; 
      e[j + 3] = t[3]; 

      j += 4; 
     } 
    } 

    return e; 
} 

void shift_rows(unsigned char *state){ 
    unsigned char t; 
    t = state[4]; 
    state[4] = state[5]; 
    state[5] = state[6]; 
    state[6] = state[7]; 
    state[7] = t; 

    t = state[8]; 
    state[10] = t; 
    t = state[9]; 
    state[11] = t; 

    t = state[12]; 
    state[12] = state[15]; 
    state[15] = state[14]; 
    state[14] = state[13]; 
    state[13] = t; 
} 

void mix_columns(unsigned char *state){ 
    unsigned char a[4], b[4], c, j; 
    for(j = 0; j < 4; j++){ 
     for(c = 0; c < 4; c++){ 
      a[c] = state[(j * 4) + c]; 
      b[c] = state[(j * 4) + c] << 1; 
      if(state[(j * 4) + c] & 0x80){ 
       b[c] ^= 0x1b; 
      } 
     } 
     state[(j * 4) + 0] = b[0]^a[3]^a[2]^b[1]^a[1]; 
     state[(j * 4) + 1] = b[1]^a[0]^a[3]^b[2]^a[2]; 
     state[(j * 4) + 2] = b[2]^a[1]^a[0]^b[3]^a[3]; 
     state[(j * 4) + 3] = b[3]^a[2]^a[1]^b[0]^a[0]; 
    } 
} 

void encrypt(unsigned char *key, unsigned char *state){ 
    unsigned char *e = key_schedule(key), i, j; 
    for(i = 0; i < 14; i++){ 
     if(i == 0){ 
      for(j = 0; j < 16; j++){ 
       state[j] ^= e[(i * 16) + j]; 
      } 
     }else if(i == 13){ 
      for(j = 0; j < 16; j++){ 
       state[j] ^= sbox[state[j]]; 
      } 
      shift_rows(state); 
      for(j = 0; j < 16; j++){ 
       state[j] ^= e[(i * 16) + j]; 
      } 
     }else{ 
      for(j = 0; j < 16; j++){ 
       state[j] ^= sbox[state[j]]; 
      } 
      shift_rows(state); 
      mix_columns(state); 
      for(j = 0; j < 16; j++){ 
       state[j] ^= e[(i * 16) + j]; 
      } 
     } 
    } 
} 

int main(){ 
    unsigned char key[] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, 
     message[] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}; 

    encrypt(key, message); 

    for(int i = 0; i < 16; i++){ 
     printf("%02x ", message[i]); 
    } 
    printf("\n"); 
} 

例：

key = 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 
message = 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 
output = c2 2a 26 68 a8 4a 1e f3 ac 40 23 05 25 50 00 02 

Answer 1

著書 "ラインダールのデザイン"（ISBN 3-540-42580-2）は付録Dでのテストベクトルの偉大なリストを持っていますAES 128暗号化のすべての中間ステップで使用できます。コードをステップ実行し、結果を本の書籍と比較します。バグを見つけてその後AES-256に戻すには、コードを一時的にAES-128に変更するのは簡単です。

その後、（if(state[(j * 4) + c] & 0x80)のために）タイミング攻撃の脆弱性があり、攻撃者が秘密鍵を見つけることができるため、徹底的にテストされた設定済みの実装を使用してください。このやその他の実装上のバグを回避するには、暗号化の実装に関する書籍を参照して、独自のコードを書くのではなく、できるだけ多くの既存コードを使用してみてください。