AES加密解密python实现

1.前言

        关于现代密码学算法，可以查看以下博客全面了解

CISSP考试要求里的“应用密码学”内容辅助记忆趣味串讲_晓翔仔的博客-CSDN博客

        AES的细节知识，可以查阅

AES加密算法的详细介绍与实现_TimeShatter的博客-CSDN博客

         AES 加密最常用的模式就是 ECB模式 和 CBC 模式，当然还有很多其它模式，他们都属于AES加密。ECB模式和CBC 模式俩者区别就是 ECB 不需要 iv偏移量，而CBC需要。

2. ECB模式 

针对ECB模式的加密解密，参数中有几个限制：

1. 秘钥必须为16字节或者16字节的倍数的字节型数据。
2. 明文必须为16字节或者16字节的倍数的字节型数据，如果不够16字节需要进行补全

2.1 短字符串加解密

如果需要加解密的是很短的额字符串，直接使用以下代码

from Crypto.Cipher import AES

password = b'1234567812345678' #秘钥，b就是表示为bytes类型
text = b'abcdefghijklmnhi' #需要加密的内容，bytes类型
aes = AES.new(password,AES.MODE_ECB) #创建一个aes对象
# AES.MODE_ECB 表示模式是ECB模式
en_text = aes.encrypt(text) #加密明文
print("密文：",en_text) #加密明文，bytes类型
den_text = aes.decrypt(en_text) # 解密密文
print("明文：",den_text)

自测输出

密文： b'WU\xe0\x0e\xa3\x87\x12\x95\\]O\xd7\xe3\xd4 )'
明文： b'abcdefghijklmnhi'

Process finished with exit code 0

如果是BASE64编码的密文需要解密呢？

使用如下代码

from Crypto.Cipher import AES
import base64

password = b'1234567812345678'
aes = AES.new(password,AES.MODE_ECB)
# en_text = b"Pd04a4bt7Bcf97KEfgLGQw=="
en_text = "Pd04a4bt7Bcf97KEfgLGQw==".encode() #将字符串转换成bytes数据
en_text = base64.decodebytes(en_text) #将进行base64解码，返回值依然是bytes
den_text = aes.decrypt(en_text)
print("明文：",den_text.decode("gbk"))

因为无论是 utf8 和 gbk 编码，针对英文字符编码都是一个字符对应一个字节，所以这里**encode()**函数主要作用就是转换成bytes数据，然后使用base64进行解码。

自测输出

明文： 好好学习天天向上

Process finished with exit code 0

        有一些AES加密，所用的秘钥，或者IV向量是通过 base64编码或者 hexstr编码后的。针对这种，首先要进行的就是进行解码，都转换回 bytes数据，再次强调，python实现 AES加密解密传递的参数都是 bytes(字节型) 数据。

        hexstr，base64编码解码例子：

import base64
import binascii
data = "hello".encode()
data = base64.b64encode(data)
print("base64编码:",data)
data = base64.b64decode(data)
print("base64解码:",data)
data = binascii.b2a_hex(data)
print("hexstr编码:",data)
data = binascii.a2b_hex(data)
print("hexstr解码:",data)

自测输出：

base64编码: b'aGVsbG8='
base64解码: b'hello'
hexstr编码: b'68656c6c6f'
hexstr解码: b'hello'

Process finished with exit code 0

2.2 对二进制格式的密文进行解密

如果需要解密的是一个很长的二进制文件，那么可以使用以下代码(代码用chatgpt获得的，质量不错)

密钥要转为bytes格式

输入文件： xxx.zip.enc

输出文件：xxx.zip

from Crypto.Cipher import AES  
import os  
  
secret_key = b'xxxxxx' # Convert the secret key to bytes  
input_file = 'xxx.zip.enc'  
output_file = 'xxx.zip'  
  
# Initialize the AES cipher with the secret key and ECB mode  
cipher = AES.new(secret_key, AES.MODE_ECB)  
  
# Get the size of the input file  
file_size = os.path.getsize(input_file)  
  
# Open the input and output files  
with open(input_file, 'rb') as in_file, open(output_file, 'wb') as out_file:  
    # Read and decrypt the input file in chunks  
    while True:  
        chunk = in_file.read(AES.block_size)  
        if len(chunk) == 0:  
            break  
        out_chunk = cipher.decrypt(chunk)  
        out_file.write(out_chunk)  
  
    # Remove any padding from the output file  
    out_file.truncate(file_size - AES.block_size + len(out_chunk))  

自测结果（考虑填充，AES的输出和输入长度一样）

3.CBC 模式

CBC模式与ECB模式的区别：AES.new() 解密和加密重新生成了aes对象，加密和解密不能调用同一个aes对象，否则会报错。为了防止这类错误，写代码无论是什么模式都重新生成AES对象。

代码

from Crypto.Cipher import AES
password = b'1234567812345678' #秘钥，b就是表示为bytes类型
iv = b'1234567812345678' # iv偏移量，bytes类型
text = b'abcdefghijklmnhi' #需要加密的内容，bytes类型
aes = AES.new(password,AES.MODE_CBC,iv) #创建一个aes对象
# AES.MODE_CBC 表示模式是CBC模式
en_text = aes.encrypt(text) 
print("密文：",en_text) #加密明文，bytes类型
aes = AES.new(password,AES.MODE_CBC,iv) #CBC模式下解密需要重新创建一个aes对象
den_text = aes.decrypt(en_text)
print("明文：",den_text)

自测结果

密文： b'\x93\x8bN!\xe7~>\xb0M\xba\x91\xab74;0'
明文： b'abcdefghijklmnhi'

Process finished with exit code 0

4. 填充模式

        前面使用秘钥，还有明文，包括IV向量，都是固定16字节，也就是数据块对齐了。而填充模式就是为了解决数据块不对齐的问题，使用什么字符进行填充就对应着不同的填充模式。

如果你写的python代码需要考虑填充模式，可以参考这一篇博客的代码。

python实现AES加密解密_python aes_Hello_wshuo的博客-CSDN博客

5.最后

        AES是常见非对称加密算法。