python中的AES加密与解密

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AES简介

AES加密有AES-128、AES-192、AES-256三种,分别对应三种密钥长度128bits(16字节)、192bits(24字节)、256bits(32字节)。当然,密钥越长,安全性越高,加解密花费时间也越长。默认的是AES-128,其安全性完全够用。

AES算法为最常见的对称加密算法(微信小程序加密传输就是用这个加密算法的)。对称加密算法也就是加密和解密用相同的密钥,具体的加密流程如下图:

是一种循环模式,前一个分组的密文和当前分组的明文异或或操作后再加密,这样做的目的是增强破解难度。(不容易主动攻击,安全性好于ECB,是SSL、IPSec的标准)

python中的AES加密与解密

AES只是个基本算法,实现AES有几种模式,主要有ECB、CBC、CFB和OFB这几种(其实还有个CTR)

1.ECB模式(电子密码本模式:Electronic codebook) ECB是最简单的块密码加密模式,加密前根据加密块大小(如AES为128位)分成若干块,之后将每块使用相同的密钥单独加密,解密同理。

2.CBC模式(密码分组链接:Cipher-block chaining) CBC模式对于每个待加密的密码块在加密前会先与前一个密码块的密文异或然后再用加密器加密。第一个明文块与一个叫初始化向量的数据块异或。

3.CFB模式(密文反馈:Cipher feedback) 与ECB和CBC模式只能够加密块数据不同,CFB能够将块密文(Block Cipher)转换为流密文(Stream Cipher)。

4.OFB模式(输出反馈:Output feedback) OFB是先用块加密器生成密钥流(Keystream),然后再将密钥流与明文流异或得到密文流,解密是先用块加密器生成密钥流,再将密钥流与密文流异或得到明文,由于异或操作的对称性所以加密和解密的流程是完全一样的。

 

代码实现与解析

"""
AES加密解密工具类
数据块128位
key 为16位
iv 为16位,且与key相等
字符集utf-8
输出为base64
AES加密模式 为cbc
填充 pkcs7padding
"""

import base64
from Crypto.Cipher import AES

class AESHelper():
    def __init__(self, password, iv):
        self.password = bytes(password, encoding='utf-8')
        self.iv = bytes(iv, encoding='utf-8')

    def pkcs7padding(self, text):
        """
        明文使用PKCS7填充
        最终调用AES加密方法时,传入的是一个byte数组,要求是16的整数倍,因此需要对明文进行处理
        :param text: 待加密内容(明文)
        :return:
        """
        bs = AES.block_size  # 16
        length = len(text)
        bytes_length = len(bytes(text, encoding='utf-8'))
        # tips:utf-8编码时,英文占1个byte,而中文占3个byte
        padding_size = length if(bytes_length == length) else bytes_length
        padding = bs - padding_size % bs
        # tips:chr(padding)看与其它语言的约定,有的会使用'\0'
        padding_text = chr(padding) * padding
        return text + padding_text


    def pkcs7unpadding(self, text):
        """
        处理使用PKCS7填充过的数据
        :param text: 解密后的字符串
        :return:
        """
        length = len(text)
        unpadding = ord(text[length-1])
        return text[0:length-unpadding]


    def encrypt(self, content):
        """
        AES加密
        模式cbc
        填充pkcs7
        :param key: 密钥
        :param content: 加密内容
        :return:
        """
        cipher = AES.new(self.password, AES.MODE_CBC, self.iv)
        content_padding = self.pkcs7padding(content)
        encrypt_bytes = cipher.encrypt(bytes(content_padding, encoding='utf-8'))
        result = str(base64.b64encode(encrypt_bytes), encoding='utf-8')
        return result


    def decrypt(self, content):
        """
        AES解密
        模式cbc
        去填充pkcs7
        :param key:
        :param content:
        :return:
        """
        cipher = AES.new(self.password, AES.MODE_CBC, self.iv)
        encrypt_bytes = base64.b64decode(content)
        decrypt_bytes = cipher.decrypt(encrypt_bytes)
        result = str(decrypt_bytes, encoding='utf-8')
        result = self.pkcs7unpadding(result)
        return result

if __name__ == '__main__':
    # 密码
    password = "passwordencryptd"
    # 偏移量
    iv = "1007217200808080"
    # 加密内容
    source_en = 'iampassword'

    aes = AESHelper(password, iv)
    encrypt = aes.encrypt(source_en)
    decrypt = aes.decrypt(encrypt)
    print(encrypt)</span>
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