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#include<iostream>
#include<string.h>
#include<stdio.h>
#include<string>
#include<cstdlib>
#include<stdlib.h>
#include<sstream>
#include<cstdlib>
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
string sbox[16][16]={ "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" };
string keys[11][16]=
{
"54", "68", "61", "74", "73", "20", "6D", "79", "20", "4B", "75", "6E", "67", "20", "46", "75",
"E2", "32", "FC", "F1", "91", "12", "91", "88", "B1", "59", "E4", "E6", "D6", "79", "A2", "93",
"56", "08", "20", "07", "C7", "1A", "B1", "8F", "76", "43", "55", "69", "A0", "3A", "F7", "FA",
"D2", "60", "0D", "E7", "15", "7A", "BC", "68", "63", "39", "E9", "01", "C3", "03", "1E", "FB",
"A1", "12", "02", "C9", "B4", "68", "BE", "A1", "D7", "51", "57", "A0", "14", "52", "49", "5B",
"B1", "29", "3B", "33", "05", "41", "85", "92", "D2", "10", "D2", "32", "C6", "42", "9B", "69",
"BD", "3D", "C2", "B7", "B8", "7C", "47", "15", "6A", "6C", "95", "27", "AC", "2E", "0E", "4E",
"CC", "96", "ED", "16", "74", "EA", "AA", "03", "1E", "86", "3F", "24", "B2", "A8", "31", "6A",
"8E", "51", "EF", "21", "FA", "BB", "45", "22", "E4", "3D", "7A", "06", "56", "95", "4B", "6C",
"BF", "E2", "BF", "90", "45", "59", "FA", "B2", "A1", "64", "80", "B4", "F7", "F1", "CB", "D8",
"28", "FD", "DE", "F8", "6D", "A4", "24", "4A", "CC", "C0", "A4", "FE", "3B", "31", "6F", "26" };
string XOR(string a,string b)
{
string output = "";
for(int i=0;i<a.size();i++){
if(a[i] == b[i])
output += "0";
else
output += "1";
}
return output;
}
string bin2hex(string p, int n){
string op="";
string bits_COL[]={"0000","0001","0010","0011","0100","0101","0110","0111","1000","1001","1010","1011","1100","1101","1110","1111"};
for(int i=0;i<n;i+=4)
{
string a,b,c,d;
int j;
a=p[i];
b=p[i+1];
c=p[i+2];
d=p[i+3];
string text = a+b+c+d;
//cout<<endl<<"TEXT "<<text<<endl;
int lc;
for(j=0; j<=15;j++)
{
if(text==bits_COL[j])
{
if(j<=9)
{
string out_string;
stringstream ss;
ss << j;
out_string = ss.str();
//cout<<"oustring"<<out_string;
op+=out_string;
}
else if(j>9){
if(j==10)
op+="A";
if(j==11)
op+="B";
if(j==12)
op+="C";
if(j==13)
op+="D";
if(j==14)
op+="E";
if(j==15)
op+="F";
}
}
}
}
return op;
}
string hex2bin(string p)//hexadecimal to binary
{
string ap="";
int l=p.length();
for(int i=0;i<l;i++)
{
string st="";
if(p[i]>='0'&&p[i]<='9')
{
int te=int(p[i])-48;
while(te>0)
{
st+=char(te%2+48);
te/=2;
}
while(st.length()!=4)
st+='0';
for(int j=3;j>=0;j--)
ap+=st[j];
}
else
{
int te=p[i]-'A'+10;
while(te>0)
{
st+=char(te%2+48);
te/=2;
}
for(int j=3;j>=0;j--)
ap+=st[j];
}
}
return ap;
}
int hex2dec( string val)
{
char num[20];
int i, r, len, hex = 0;
len = val.size();
for (i = 0; val[i] != '\0'; i++)
{
len--;
if(val[i] >= '0' && val[i] <= '9')
r = val[i] - 48;
else if(val[i] >= 'a' && val[i] <= 'f')
r = val[i] - 87;
else if(val[i] >= 'A' && val[i] <= 'F')
r = val[i] - 55;
hex += r * pow(16,len);
}
return hex;
}
string dec2hex(int decnum)
{
long int rem, quot;
char hexdecnum[100];
int i=1, j, temp;
string finalno="";
quot=decnum;
while(quot!=0)
{
temp=quot%16;
// to convert integer into character
if(temp<10)
{
temp=temp+48;
}
else
{
temp=temp+55;
}
hexdecnum[i++]=temp;
quot=quot/16;
}
for(j=i-1; j>0; j--)
{
finalno+=hexdecnum[j];
}
return finalno;
}
string addroundkey(string text, int i)
{
int j=i;
int k=i+16;
string rkey;
string finalkey;
for(i=0;i<k;i++)
rkey+=keys[j][i];
//cout<<endl<<rkey<<endl;
string output="";
int n=0;
while(n<32)
{
string subkey="";
string mainkey="";
mainkey=text.substr(n,2);
subkey= rkey.substr(n,2);
//cout<<mainkey<<"+"<<subkey<<endl;
string no1=hex2bin(mainkey);
string no2=hex2bin(subkey);
string roundsum=XOR(no1,no2);
string round=bin2hex(roundsum,8);
finalkey+=round;
n=n+2;
}
return finalkey;
}
string subbyte(string text)
{
int i;
string ffkey;
for(i=0;i<32;i+=2)
{
string op=text.substr(i,2);
string r=op.substr(0,1);
string c=op.substr(1,1);
/*int row= atoi(r.c_str());
int col= atoi(c.c_str());*/
int row= hex2dec(r);
int col= hex2dec(c);
//cout<<"row col "<<r<<" "<<c<<" "<<row<<" "<<col<<endl;
string ip= sbox[row][col];
//cout<<ip<<endl;
ffkey+=ip;
}
return ffkey;
}
string left_shift( string s, int d)
{
reverse(s.begin(), s.begin()+d);
reverse(s.begin()+d, s.end());
reverse(s.begin(), s.end());
return s;
}
string matrix[4][4]={ "02", "03", "01", "01",
"01", "02", "03", "01",
"01", "01", "02", "03",
"03", "01", "01", "02" };
string mixcol2(string a, string b, int flag, string d)
{
string es;
if(flag==0)
{
int p=hex2dec(a);
int m=hex2dec(b);
int ans=p*m;
//cout<<p<<m;
es=dec2hex(ans);
es=hex2bin(es);
}
else
{
string h= left_shift(d,1);
//cout<<h<<endl;
h.replace(7,1,"0");
//cout<<h<<endl;
es = XOR(h,"00011011");
}
return es;
}
string mixcolumn(string text)
{
int i,j,k, y;
string matrixtext[4][4];
int t=0;
for(i=0;i<4;i++)
{
for(j=0;j<4;j++)
{
string input= text.substr(t,2);
matrixtext[j][i]=input;
t=t+2;
}
}
string temp;
temp = matrixtext[1][0];
matrixtext[1][0] = matrixtext[1][1];
matrixtext[1][1] = matrixtext[1][2];
matrixtext[1][2] = matrixtext[1][3];
matrixtext[1][3] = temp;
//Row 3
temp = matrixtext[2][0];
matrixtext[2][0] = matrixtext[2][2];
matrixtext[2][2] = temp;
temp = matrixtext[2][1];
matrixtext[2][1] = matrixtext[2][3];
matrixtext[2][3] = temp;
//Row 4
temp = matrixtext[3][0];
matrixtext[3][0] = matrixtext[3][3];
matrixtext[3][3] = matrixtext[3][2];
matrixtext[3][2] = matrixtext[3][1];
matrixtext[3][1] = temp;
cout<<endl<<"Shifted Row Output:"<<endl;
for(i=0;i<4;i++)
{
for(j=0;j<4;j++)
{
cout<<matrixtext[i][j]<<"\t";
}
cout<<endl;
}
cout<<endl;
string mul[4][4];
string a,b,c,d;
for(y=0;y<4;y++)
{
for(j=0;j<4;j++)
{
string fval[4];
for(k=0;k<4;k++)
{
int flag=0;
string r,s,t,q;
b=matrixtext[k][j];
a=matrix[y][k];
//c=hex2bin(a);
d=hex2bin(b);
string e= d.substr(0,1);
string f= "1";
int atp= e.compare(f);
//cout<<b<<" "<<a<<endl;
if(atp==0)
flag=1;
if(a=="01")
{
r=d;
fval[k]=r;
}
else if(a=="02")
{
s=mixcol2(a,b,flag, d);
fval[k]=s;
}
else if(a=="03")
{
t=mixcol2("02",b,flag,d);
t=XOR(t,d);
fval[k]=t;
}
}//k
/*cout<<"FVAL";
for(i=0;i<4;i++)
{
cout<<endl<<fval[i]<<endl;
}*/
string ans1=XOR(fval[0],fval[1]);
string ans2=XOR(fval[2], fval[3]);
string ans3= XOR(ans1,ans2);
string ans4=bin2hex(ans3,8);
mul[y][j]=ans4;
//cout<<endl<<"Mul"<<mul[j][y]<<endl;
}//j
}//i
cout<<endl<<"Mixed Column Output:"<<endl;
for(i=0;i<4;i++)
{
for(j=0;j<4;j++)
{
cout<<mul[i][j]<<"\t";
}
cout<<endl;
}
}
string encrypt( string plain, int i)
{
string rrkey= addroundkey(plain,i);
cout<<endl<<"Add round key output:"<<rrkey<<endl;
string subbkey= subbyte(rrkey);
cout<<endl<<"Sub byte output:"<<subbkey<<endl;
string mixcol= mixcolumn(subbkey);
}
int main()
{
string plain="54776F204F6E65204E696E652054776F";
cout<<"The plain text in hex: \t"<<plain<<endl;
encrypt(plain,0);
}