我在 Matlab 中实现了 128 位 AES 加密算法，我基于 C 语言中的函数代码实现了这段代码，最大的问题是在 C 代码中所有变量都被定义为无符号字符使其更容易操作，在 MatLab 中我将所有变量声明为 uint8(未初始化整数 8 位)，加密的一部分几乎准备好了， 但是我遇到了一个问题，我正在运行代码并意识到从向量 S- Box 发送了一些错误的值，调试代码我发现了问题，有一刻没有代码，下面的一个字母返回值 255：
for i = 1 : 16
stateU(i)= sboxU(bitxor(stateU(i),keyU(i))+1);
end
这个函数负责通过 S-box 的相应值来更改裸数据的值，在 C 中使用相同的函数进行此更改，但 C 中的向量从索引 0 开始到 255，在 matlab 中向量从索引 1 开始并上升到 256，这就是问题所在， 当我的函数返回 255 作为索引值总是加 +1 时，由于从 C 到 MatLab 的指示差异，但是如何定义所有变量 对于 8 位大小，不可能将 256 的值存储在变量中，因此代码存储 255，导致变量中的值错误。
预期的输出应该是(这是 C 语言代码的正确输出，在 for 循环的第二次迭代之后，范围从 1-16)：
State[0] before shift: 207
State[1] before shift: 0
State[2] before shift: 152
State[3] before shift: 115
State[4] before shift: 237
State[5] before shift: 77
State[6] before shift: 148
State[7] before shift: 123
State[8] before shift: 22
State[9] before shift: 182
State[10] before shift: 122
State[11] before shift: 190
State[12] before shift: 130
State[13] before shift: 198
State[14] before shift: 29
State[15] before shift: 155
注意位置 [8] 是 22，这个值是通过状态变量的位 XOR 和变量键获得的，正如本文开头所说，在 C 中变量被定义为无符号字符，所以，值的大小没有问题。在 Matlab 中，我有以下输出：
State[0] before shift: 207
State[1] before shift: 0
State[2] before shift: 152
State[3] before shift: 115
State[4] before shift: 237
State[5] before shift: 77
State[6] before shift: 148
State[7] before shift: 123
State[8] before shift: 187
State[9] before shift: 182
State[10] before shift: 122
State[11] before shift: 190
State[12] before shift: 130
State[13] before shift: 198
State[14] before shift: 29
State[15] before shift: 155
请注意，MatLab 中向量的位置 [8] 具有不同的值，因为变量的类型在 MatLab 中定义为 uint8，它最多只能存储 255 的值，理论上它应该取 S -box 的位置 256 的值，但由于类型是 uint8，它至少取一个位置的值 (255 - 1111 1111)， 最多可以存储 8 位。
以下是用于分析的两个代码。
Galois_mul2功能：
function galois_value = galois_mul2( value )
value = uint8(value);
temp = typecast(value, 'int8');
temp = bitshift(temp,-7);
hex = int8(hex2dec('1B'));
temp = bitand(temp,hex);
temp2 = typecast(bitshift(value,1),'int8');
galois_value = typecast(bitxor(temp2,temp),'uint8');
end
主代码：
%Key
key = {'00','01','02','03','04','05','06','07','08','09','0a','0b','0c','0d','0e','0f'};
for n = 1 : 16
keyU(n)=uint8(hex2dec(key(n)));
end
%State
state = {'00','11','22','33','44','55','66','77','88','99','aa','bb','cc','dd','ee','ff'};
for n = 1 : 16
stateU(n)=uint8(hex2dec(state(n)));
end
%Sbox
sbox = {'63','7c','77','7b','f2','6b','6f','c5','30','01','67','2b','fe','d7','ab','76','ca','82','c9','7d','fa','59','47','f0','ad','d4','a2','af','9c','a4','72','c0','b7','fd','93','26','36','3f','f7','cc','34','a5','e5','f1','71','d8','31','15','04','c7','23','c3','18','96','05','9a','07','12','80','e2','eb','27','b2','75','09','83','2c','1a','1b','6e','5a','a0','52','3b','d6','b3','29','e3','2f','84','53','d1','00','ed','20','fc','b1','5b','6a','cb','be','39','4a','4c','58','cf','d0','ef','aa','fb','43','4d','33','85','45','f9','02','7f','50','3c','9f','a8','51','a3','40','8f','92','9d','38','f5','bc','b6','da','21','10','ff','f3','d2','cd','0c','13','ec','5f','97','44','17','c4','a7','7e','3d','64','5d','19','73','60','81','4f','dc','22','2a','90','88','46','ee','b8','14','de','5e','0b','db','e0','32','3a','0a','49','06','24','5c','c2','d3','ac','62','91','95','e4','79','e7','c8','37','6d','8d','d5','4e','a9','6c','56','f4','ea','65','7a','ae','08','ba','78','25','2e','1c','a6','b4','c6','e8','dd','74','1f','4b','bd','8b','8a','70','3e','b5','66','48','03','f6','0e','61','35','57','b9','86','c1','1d','9e','e1','f8','98','11','69','d9','8e','94','9b','1e','87','e9','ce','55','28','df','8c','a1','89','0d','bf','e6','42','68','41','99','2d','0f','b0','54','bb','16'};
for n = 1 : 256
sboxU(n)=uint8(hex2dec(sbox(n)));
end
%Rcon
rcon = {'01','02','04','08','10','20','40','80','1b','36'};
for n = 1 : 10
rconU(n)=uint8(hex2dec(rcon(n)));
end
%Main AES Data Loop
for round = 1 : 10
%Add key + sbox
for i = 1 : 16
stateU(i)= sboxU(bitxor(stateU(i),keyU(i))+1);
end
%Shift Rows
buf1 = stateU(2);
stateU(2) = stateU(6);
stateU(6) = stateU(10);
stateU(10) = stateU(14);
stateU(14) = buf1;
buf1 = stateU(3);
buf2 = stateU(7);
stateU(3) = stateU(11);
stateU(7) = stateU(15);
stateU(11) = buf1;
stateU(15) = buf2;
buf1 = stateU(16);
stateU(16) = stateU(12);
stateU(12) = stateU(8);
stateU(8) = stateU(4);
stateU(4) = buf1;
%Process mixcolumn for all rounds but the last one
if round < 10
for j = 0 : 3
%Compute the current index
buf4 = (bitshift(j,2));
%buf1
aux1 = bitxor(stateU(buf4+1),stateU(buf4+2));
aux2 = bitxor(stateU(buf4+3),stateU(buf4+4));
buf1 = bitxor(aux1,aux2);
%buf2
buf2 = stateU(buf4+1);
%buf3
buf3 = bitxor(stateU(buf4+1),stateU(buf4+2));
buf3 = galois_mul2(buf3);
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
aux = bitxor(stateU(buf4+1),buf3);
stateU(buf4+1) = bitxor (aux,buf1);
end
end
end
值得注意的是，当我发现错误时，我在 for 循环的第二次迭代中停止调试，也就是说，显示的正确输出是 for 循环第二次迭代后的输出，从 0-16 也发布在 Top 中。在第一次迭代中，它之所以有效，是因为位 XOR 函数不返回大于 255 (1111 1111) 的值。
我已经尝试将所有变量更改为 uint16，但是代码不起作用，它说类型必须是标量或 2 的倍数。
问题是当您将1添加到255类型uint8时，会发生溢出。
for i = 1 : 16
stateU(i)= sboxU(bitxor(stateU(i),keyU(i))+1);
end
由于您只添加 1 来生成与您的数据类型无关的索引，因此您可以在添加 1 之前将向量索引转换为更合适的数据类型。通过这种方式，可以避免溢出，并且您的数据不受影响，仍然uint8。
for i = 1 : 16
stateU(i)= sboxU(double(bitxor(stateU(i),keyU(i)))+1);
end
关于数据类型的一些注意事项：尽管使用了到double(或任何可以容纳 256 的类型)的类型转换，但这并不意味着您将任何数据存储在uint8以外的其他类型中。这只是 Matlab 的索引约定;事实上，在 C 中你可以完全依赖uint8因为 C 中的向量索引从 0 开始，所以最后一个索引将是255。