python(3.x) 實現AES 加解密

harryhappy 發布于2019-07-30 15:31 / 741人閱讀

摘要：首先安裝確認安裝的是版本版本的是不一樣的文件頭部的聲明為我們可以生成一個隨機的密鑰注意要使用密碼學安全的隨機方法這里生成的是而不是為了可讀性采用加密內容加密前需要到的整數倍長度才可有對應方法初始向量為長度返回初始向量加密數據解密方法為

首先安裝cryptography

sudo pip3 install cryptography

確認安裝的是2.1.x版本 (1.x版本的api是不一樣的).

文件頭部的聲明為:

# coding: utf-8

import os
from cryptography.hazmat.primitives.ciphers import Cipher, algorithms, modes
from cryptography.hazmat.backends import default_backend
from cryptography.hazmat.primitives import padding
import base64

# 128bits block size
aes_block_size = 16

我們可以生成一個隨機的密鑰:

def get_random_key_readable(key_size=256):
    """
    get random key for symmetric encryption
    with key_size bits
    :param key_size: bit length of the key
    :return: bytes key
    """
    # length for urandom
    ulen = int(key_size/8/4*3)
    key = base64.b64encode(os.urandom(ulen))
    return key

注意要使用密碼學安全的隨機方法os.urandom.
這里生成的是str而不是bytes, 為了可讀性.

采用AES CBC 加密:

def aes_cbc_encrypt(message, key):
    """
    use AES CBC to encrypt message, using key and init vector
    :param message: the message to encrypt
    :param key: the secret
    :return: bytes init_vector + encrypted_content
    """
    iv_len = 16
    assert type(message) in (str,bytes)
    assert type(key) in (str,bytes)
    if type(message) == str:
        message = bytes(message, "utf-8")
    if type(key) == str:
        key = bytes(key, "utf-8")
    backend = default_backend()
    iv = os.urandom(iv_len)
    cipher = Cipher(algorithms.AES(key), modes.CBC(iv), backend=backend)
    encryptor = cipher.encryptor()
    padder = padding.PKCS7(128).padder()
    padded_data = padder.update(message) + padder.finalize()
    enc_content = encryptor.update(padded_data) + encryptor.finalize()
    return iv + enc_content

內容加密前需要padding到128bit(16bytes)的整數倍長度才可. cryptography有對應padding方法.
初始向量為16bit長度. 返回初始向量+加密數據.

解密方法為:

def aes_cbc_decrypt(content, key):
    """
    use AES CBC to decrypt message, using key
    :param content: the encrypted content using the above protocol
    :param key: the secret
    :return: decrypted bytes
    """
    assert type(content) == bytes
    assert type(key) in (bytes, str)
    if type(key) == str:
        key = bytes(key, "utf-8")
    iv_len = 16
    assert len(content) >= (iv_len + 16)
    iv = content[:iv_len]
    enc_content = content[iv_len:]
    backend = default_backend()
    cipher = Cipher(algorithms.AES(key), modes.CBC(iv), backend=backend)
    unpadder = padding.PKCS7(128).unpadder()
    decryptor = cipher.decryptor()
    dec_content = decryptor.update(enc_content) + decryptor.finalize()
    real_content = unpadder.update(dec_content) + unpadder.finalize()
    return real_content

我們可以隨機生成一些message測試下加解密:

import random

import unittest
import time
from app.libs.crypto_enc import *
from app.libs.crypto_sign import *


class TestAESEnc(unittest.TestCase):

    def test_aes_enc_dec(self):
        key = get_random_key_readable()
        print("start test_aes_enc_dec")
        total_len = 0
        s = time.time()
        for i in range(100):
            mlen = random.randint(1, 1024*1024)
            total_len += mlen
            message = os.urandom(mlen)
            enc = aes_cbc_encrypt(message, key)
            dec = aes_cbc_decrypt(enc, key)
            self.assertEqual(message, dec, "aes message len {} is not equal".format(mlen))
        e = time.time()
        print("total_len", total_len)
        print("total_time", e - s)
        print("speed", total_len / (e - s))

if __name__ == "__main__":
    unittest.main()

注意這里的速度測試是不準的, 因為包含了urandom的時間, 而這個方法比較耗時.
但是仍然可以看到, AES的加解密速度是極快的.

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