AES密码算法：利用python中的AES模块来实现AES对称算法，以及算法的封装

「爱情、让人受尽委屈。」 2023-09-27 13:25 95阅读 0赞

## AES算法简介 ##

AES：即Advanced Encryption Standard，高级加密标准。AES又称Rijndael（为了表彰密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen）加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。  
这个标准用来替代原先的DES（Data Encryption Standard）。

AES的地位：已经成为对称密钥加密中最流行的算法之一。

## AES算法特点： ##

*  是一种对称分组加密算法。
 *  AES的分组长度为128bit，密钥长度是可选的，分别为128/192/256bit，对应的轮数分别为10/12/14。
 *  AES是一种迭代分组密码，使用了多轮置换和替换操作，且操作是可逆的。
 *  常见的对称加密: AES, DES, 3DES。

## AES加密模式： ##

对称/分组密码一般分为流加密(如OFB、CFB等)和块加密(如ECB、CBC等)。对于流加密，需要将分组密码转化为流模式工作。对于块加密(或称分组加密)，如果要加密超过块大小的数据，就需要涉及填充和链加密模式。

下面是常用的AES加密模式：

#### 1) ECB(Electronic Code Book电子密码本)模式: ####

ECB模式是最早采用和最简单的模式，它将加密的数据分成若干组，每组的大小跟加密密钥长度相同，然后每组都用相同的密钥进行加密。

*  优点:  
    （1）.简单；　  
    （2）.有利于并行计算；　  
    （3）.误差不会被传送；
 *  缺点:　  
    （1）.不能隐藏明文的模式；　  
    （2）.可能对明文进行主动攻击；　因此，此模式适于加密小消息。

#### 2) CBC(Cipher Block Chaining，加密块链)模式: ####

*  优点：  
    （1）.不容易主动攻击,安全性好于ECB,适合传输长度长的报文,是SSL、IPSec的标准。
 *  缺点：　  
    （1）.不利于并行计算；　  
    （2）.误差传递；　  
    （3）.需要初始化向量IV

#### 3) CFB(Cipher FeedBack Mode，加密反馈)模式: ####

*  优点：  
    （1）.隐藏了明文模式;　  
    （2）.分组密码转化为流模式;　  
    （3）.可以及时加密传送小于分组的数据;
 *  缺点:　  
    （1）.不利于并行计算;　  
    （2）.误差传送：一个明文单元损坏影响多个单元;　  
    （3）.唯一的IV;

#### 4) OFB(Output FeedBack，输出反馈)模式: ####

*  优点:  
    （1）.隐藏了明文模式;　  
    （2）.分组密码转化为流模式;　  
    （3）.可以及时加密传送小于分组的数据;
 *  缺点:　  
    （1）.不利于并行计算;　  
    （2）.对明文的主动攻击是可能的;　  
    （3）.误差传送：一个明文单元损坏影响多个单元。

## 利用python进行AES加密和解密 ##

需要安装必要的库：

pip install pycrypto

python代码：

from Crypto.Cipher import AES
    
    
    def aes_cbc_encode(key,iv,data):
        """
        长度
            16: *AES-128*
            24: *AES-192*
            32: *AES-256*
            
        MODE 加密模式. 
            常见的ECB, CBC
            ECB：是一种基础的加密方式，密文被分割成分组长度相等的块（不足补齐），然后单独一个个加密，一个个输出组成密文。
            CBC：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。
            CFB/OFB：实际上是一种反馈模式，目的也是增强破解的难度。
            FCB和CBC的加密结果是不一样的，两者的模式不同，而且CBC会在第一个密码块运算时加入一个初始化向量。
        """
        #aes = AES.new(b"17962AF2C75B7CD8", mode=AES.MODE_CBC, IV=b"A8D0D6BB81D4455E")
        aes = AES.new(key,mode=AES.MODE_CBC,IV=iv)
        #data = "本月是今年的最后一个月"
        data_bs = data.encode("utf-8")
        # 需要加密的数据必须是16的倍数
        # 填充规则: 缺少数据量的个数 * chr(缺少数据量个数)
        pad_len = 16 - len(data_bs) % 16
        data_bs += (pad_len * chr(pad_len)).encode("utf-8")
    
        bs = aes.encrypt(data_bs)
        print(bs)
    
    def aes_cbc_decode(key,iv,cipher_data):
        """
        长度
            16: *AES-128*
            24: *AES-192*
            32: *AES-256*
            
        MODE 加密模式. 
            常见的ECB, CBC
            ECB：是一种基础的加密方式，密文被分割成分组长度相等的块（不足补齐），然后单独一个个加密，一个个输出组成密文。
            CBC：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。
            CFB/OFB：实际上是一种反馈模式，目的也是增强破解的难度。
            FCB和CBC的加密结果是不一样的，两者的模式不同，而且CBC会在第一个密码块运算时加入一个初始化向量。
        """
        #aes = AES.new(b"17962AF2C75B7CD8", mode=AES.MODE_CBC, IV=b"A8D0D6BB81D4455E")
        aes = AES.new(key,mode=AES.MODE_CBC,IV=iv)
        # 密文
        #bs = b'\x94,`s\x9a\xc2\x15\xbfzU\xce\xf3\x8f)\xbb\xb5U<\xf4\xd9\xc8,]\xbbB\x99\x982nH\x82\x90\xd8Il\xd6\x94\x9c\xf9\x80\x1a\xde\x1c\xf8\x7f\xc4w\xc6'
        result = aes.decrypt(cipher_data)  # 解密
        print(result.decode("utf-8"))
    
    # main 
    if __name__ == '__main__':
        print("aes encode begin");
    
        key = b"17962AF2C75B7CD8"
        iv = b"A8D0D6BB81D4455E"
        #明文
        data = "本月是今年的最后一个月"
        print("明文:",data);
        aes_cbc_encode(key,iv,data)  #加密
    
        print("aes decode begin");
        #密文
        cipher_data = b'\x94,`s\x9a\xc2\x15\xbfzU\xce\xf3\x8f)\xbb\xb5U<\xf4\xd9\xc8,]\xbbB\x99\x982nH\x82\x90\xd8Il\xd6\x94\x9c\xf9\x80\x1a\xde\x1c\xf8\x7f\xc4w\xc6'
        aes_cbc_decode(key,iv,cipher_data) #解密

运行结果：

> % python3 aes\_test.py  
> aes encode begin  
> 明文: 本月是今年的最后一个月  
> b’\\x94,\`s\\x9a\\xc2\\x15\\xbfzU\\xce\\xf3\\x8f)\\xbb\\xb5U<\\xf4\\xd9\\xc8,\]\\xbbB\\x99\\x982nH\\x82\\x90\\xd8Il\\xd6\\x94\\x9c\\xf9\\x80\\x1a\\xde\\x1c\\xf8\\x7f\\xc4w\\xc6’  
> aes decode begin  
> 本月是今年的最后一个月