AES 對稱加密與單表替換密碼 C++ 實現資源匯總

需求場景

VS2015 環境，需在一天內完成：
1. AES 加密解密（對稱加密）
2. 單表替換密碼（古典密碼學）
要求代碼簡單易懂，適合初學者。

推薦現成資源（含源碼可直接編譯）

AES 加密算法 C++ 實現

• CSDN 下載：AES加密算法(C++實現,附源碼)
  特點：標準 Rijndael 實現，支持 128/192/256 位密鑰，ECB/CBC 模式，含測試主程序。
• GitHub 開源庫：tiny-AES-c (C 實現，C++ 可直接調用)
  特點：單文件、無依賴、MIT 許可、極適合嵌入項目。

單表替換密碼 C++ 實現

• CSDN 下載：單表置換密碼的C++代碼實現
  特點：包含密鑰生成、加密、解密、頻率分析破解演示。

極簡自實現參考（教學用）

AES-128-ECB 最小實現（僅演示原理，生產請用成熟庫）

#include 
#include 
#include 

void aes128_ecb_encrypt(const unsigned char* key, const unsigned char* in, unsigned char* out) {
    AES_KEY enc_key;
    AES_set_encrypt_key(key, 128, &enc_key);
    AES_encrypt(in, out, &enc_key);
}

void aes128_ecb_decrypt(const unsigned char* key, const unsigned char* in, unsigned char* out) {
    AES_KEY dec_key;
    AES_set_decrypt_key(key, 128, &dec_key);
    AES_decrypt(in, out, &dec_key);
}

int main() {
    unsigned char key[16] = "0123456789abcdef";
    unsigned char plain[16] = "HelloAESWorld!!!";
    unsigned char cipher[16], decrypted[16];
    
    aes128_ecb_encrypt(key, plain, cipher);
    aes128_ecb_decrypt(key, cipher, decrypted);
    
    printf("Plain:  %s\n", plain);
    printf("Cipher: ");
    for(int i=0;i<16;i++) printf("%02x", cipher[i]); puts("");
    printf("Decryp: %s\n", decrypted);
    return 0;
}

編譯：`g++ aes_demo.cpp -lcrypto -o aes_demo` (需安裝 OpenSSL 開發包)

單表替換密碼核心邏輯

#include 
#include 
#include 
#include 

std::string generate_key() {
    std::string key = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
    std::random_device rd;
    std::mt19937 g(rd());
    std::shuffle(key.begin(), key.end(), g);
    return key; // 如 "QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM"
}

std::string encrypt_substitution(const std::string& plain, const std::string& key) {
    std::string cipher;
    for (char c : plain) {
        if (c >= 'A' && c <= 'Z') cipher += key[c - 'A'];
        else if (c >= 'a' && c <= 'z') cipher += std::tolower(key[c - 'a']);
        else cipher += c;
    }
    return cipher;
}

std::string decrypt_substitution(const std::string& cipher, const std::string& key) {
    std::string plain;
    for (char c : cipher) {
        if (c >= 'A' && c <= 'Z') {
            size_t pos = key.find(c);
            if (pos != std::string::npos) plain += 'A' + pos;
            else plain += c;
        } else if (c >= 'a' && c <= 'z') {
            size_t pos = key.find(std::toupper(c));
            if (pos != std::string::npos) plain += 'a' + pos;
            else plain += c;
        } else plain += c;
    }
    return plain;
}

工程化建議

1. **生產環境禁用 ECB 模式**，必須用 CBC/GCM/CCM 等帶 IV/Nonce 的模式。
2. 密鑰管理：使用 PBKDF2/Argon2 從密碼派生密鑰，或 KMS 托管。
3. 單表替換屬**古典密碼**，極不安全（頻率分析可破），僅供教學/趣味，切勿用於真實數據保護。
4. 推薦直接集成 OpenSSL (EVP API) 或 libsodium，而非自寫 AES。