AES加密与解密在项目中的使用

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AES简介

AES加密有AES-128AES-192AES-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: AES加密与解密在项目中的使用

下面简单介绍下各个部分的作用与意义:

  • 明文P

没有经过加密的数据。

  • 密钥K

用来加密明文的密码,在对称加密算法中,加密与解密的密钥是相同的。密钥为接收方与发送方协商产生,但不可以直接在网络上传输,否则会导致密钥泄漏,通常是通过非对称加密算法加密密钥,然后再通过网络传输给对方,或者直接面对面商量密钥。密钥是绝对不可以泄漏的,否则会被攻击者还原密文,窃取机密数据。

  • AES加密函数

设AES加密函数为E,则 C = E(K, P),其中P为明文,K为密钥,C为密文。也就是说,把明文P和密钥K作为加密函数的参数输入,则加密函数E会输出密文C。

  • 密文C

经加密函数处理后的数据

  • AES解密函数

设AES解密函数为D,则 P = D(K, C),其中C为密文,K为密钥,P为明文。也就是说,把密文C和密钥K作为解密函数的参数输入,则解密函数会输出明文P。

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)

AES模式

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。

实际使用

前端VUE项目使用

安装

npm install crypto-js --save-dev

代码实例

ECB模式

import CryptoJS from "crypto-js";

export default {
    // 加密
    encrypt(word, keyStr) {
        keyStr = keyStr ? keyStr : "absoietlj32fai12";
        let key = CryptoJS.enc.Utf8.parse(keyStr);
        let srcs = CryptoJS.enc.Utf8.parse(word);
        let encrypted = CryptoJS.AES.encrypt(srcs, key, {
            mode: CryptoJS.mode.ECB,
            padding: CryptoJS.pad.Pkcs7
        });
        return encrypted.toString();
    },

    // 解密
    decrypt(word, keyStr) {
        keyStr = keyStr ? keyStr : "absoietlj32fai12";
        var key = CryptoJS.enc.Utf8.parse(keyStr);
        var decrypt = CryptoJS.AES.decrypt(word, key, {
            mode: CryptoJS.mode.ECB,
            padding: CryptoJS.pad.Pkcs7
        });
        return CryptoJS.enc.Utf8.stringify(decrypt).toString();
    }
};

CBC模式

import CryptoJS from "crypto-js";

export default {
    // 加密
    encrypt(word, keyStr, ivStr) {
        keyStr = keyStr ? keyStr : "absoietlj32fai12";
        ivStr = ivStr ? ivStr : "absoietlj32fai12";
        let key = CryptoJS.enc.Utf8.parse(keyStr);
        let iv = CryptoJS.enc.Utf8.parse(ivStr);
        let srcs = CryptoJS.enc.Utf8.parse(word);
        let encrypted = CryptoJS.AES.encrypt(srcs, key, {
            iv,
            mode: CryptoJS.mode.CBC,
            padding: CryptoJS.pad.ZeroPadding
        });
        return encrypted.toString();
    },
    // 解密
    decrypt(word, keyStr, ivStr) {
        keyStr = keyStr ? keyStr : "absoietlj32fai12";
        ivStr = ivStr ? ivStr : "absoietlj32fai12";
        var key = CryptoJS.enc.Utf8.parse(keyStr);
        let iv = CryptoJS.enc.Utf8.parse(ivStr);
        var decrypt = CryptoJS.AES.decrypt(word, key, {
            iv,
            mode: CryptoJS.mode.CBC,
            padding: CryptoJS.pad.ZeroPadding
        });
        return decrypt.toString(CryptoJS.enc.Utf8);
    }
};

Python项目使用

"""
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)
王骁
版权声明:本站原创文章,由王骁2021-10-21发表,共计4204字。
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