Python基础学习之AES加密

◆ 简介：

Advanced Encryption Standard（AES），高级加密标准，在密码学中又称Rijndael 加密法，是美国联邦*采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES（因为DES不安全了），已经被多方分析且广为全世界所使用。

AES有5种加密操作模式：

1. 电码本模式（Electronic Codebook Book (ECB)）

2. 密码分组链接模式（Cipher Block Chaining (CBC)）

3. 计算器模式（Counter (CTR)）

4. 密码反馈模式（Cipher FeedBack (CFB)）

5. 输出反馈模式（Output FeedBack (OFB)）

◆ 加密操作模式原理：

操作模式是使用分组密码（即伪随机置换）来加密任意长度消息的基本方法。通过使用足够多的0来填充，可将任意长度的消息填充为总长度为分组大小的倍数。

这里仅简单地介绍密码分组链接模式CBC。在这种模式中，首先选择一个长度为n（分组大小）的随机初始向量（IV）。然后，通过对当前明文和前一个密文的异或值做伪随机置换，来获得下一个密文分组。即c₀ := IV，然后从i=1 到l （其中l 为分组组数），令c_i := F_k(c_i-1异或m_i)。最终密文为_{0,c1…cl>，注意IV 不加密，并作为密文的一部分发送。}

已证明，如果F 为伪随机置换，那么CBC加密模式是CPA安全的。

CBC模式的加密是依次执行，对于即时通信较为合适，而面对数据量较大的文件加密，CBC模式不是最有效率的选择，可以考虑有并行操作的OFB模式或CTR模式（但需要注意CTR模式计数器长度）。

伪随机置换的概念具体请参考Jonathan Katz, Yehuda Lindell 编著的现代密码学一书，这里从应用的角度出发不作深入介绍。CPA安全（抗选择明文攻击）的概念亦是。

AES采用对称分组密码*，对几乎所有依赖伪随机置换的密码学方案实现而言，AES是一个极好的选择对象。

◆ 需安装模块：

pycrypto

◆ 代码实现：

import sys
from Crypto.Cipher import AES
from binascii import b2a_hex, a2b_hex
from Crypto import Random


class prpcrypt():
    def __init__(self, key):
        self.key = key
        self.mode = AES.MODE_CBC

    # 加密函数，如果text不是16的倍数【加密文本text必须为16的倍数！】，那就补足为16的倍数
    def encrypt(self, text):
        # 生成随机初始向量IV
        iv = Random.new().read(AES.block_size)
        cryptor = AES.new(self.key, self.mode, iv)

        # 这里密钥key 长度必须为16（AES-128）、24（AES-192）、或32（AES-256）Bytes 长度.目前AES-128足够用
        length = 16
        count = len(text)

        if (count % length != 0):
            add = length - (count % length)
        else:
            add = 0
        text = text + ('\0' * add)
        ciphertext = cryptor.encrypt(text)

        # 因为AES加密时候得到的字符串不一定是ascii字符集的，输出到终端或者保存时候可能存在问题
        # 所以这里统一把加密后的字符串转化为16进制字符串
        return b2a_hex(iv+ciphertext)

    # 解密后，去掉补足的空格用strip() 去掉
    def decrypt(self, text):
        ciphertext = a2b_hex(text)
        iv = ciphertext[0:AES.block_size]
        ciphertext = ciphertext[AES.block_size:len(ciphertext)]
        cryptor = AES.new(self.key, self.mode, iv)
        plain_text = cryptor.decrypt(ciphertext)
        return plain_text.rstrip('\0')