python实现AES加密解密

1. 前言

AES是一种对称加密，所谓对称加密就是加密与解密使用的秘钥是一个。

之前写过一片关于python AES加密解密的文章，但是这里面细节实在很多，这次我从 参数类型、加密模式、编码模式、补全模式、等等方面 系统的说明如何使用AES加密解密。

看文章不能急功近利，为了解决一个问题临时查到一个代码套用进去，或许可以迅速解决问题，但是遇到新的问题还需要再次查询，这种我认为还是比较浪费时间的。我相信看完认真看完这篇文章的你会大有收获。

2. 环境安装

pip uninstall crypto
pip uninstall pycryptodome
pip install pycryptodome

前面两个卸载命令是为了防止一些安装环境问题，具体请看文章

3.加密模式

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。

4.AES加密使用参数

以下参数都是在python中使用的。

参数	作用及数据类型
秘钥	加密的时候用秘钥，解密的时候需要同样的秘钥才能解出来; 数据类型为bytes
明文	需要加密的参数; 数据类型为bytes
模式	aes 加密常用的有 ECB 和 CBC 模式（我只用了这两个模式，还有其他模式）;数据类型为aes类内部的枚举量
iv 偏移量	这个参数在 ECB 模式下不需要，在 CBC 模式下需要；数据类型为bytes

下面简单的一个例子ECB模式加密解密 :

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)

输出:

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

以上是针对ECB模式的加密解密，从这个例子中可以看出参数中有几个限制。

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，关于补全规则，后面会在补全模式中具体介绍。

通过CBC模式例子：

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)

输出：

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

通过上面CBC模式的例子，可以简单看出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TypeError: decrypt() cannot be called after encrypt()。

总结：

1. 在Python中进行AES加密解密时，所传入的密文、明文、秘钥、iv偏移量、都需要是bytes（字节型）数据。python 在构建aes对象时也只能接受bytes类型数据。

2.当秘钥，iv偏移量，待加密的明文，字节长度不够16字节或者16字节倍数的时候需要进行补全。

3. CBC模式需要重新生成AES对象，为了防止这类错误，我写代码无论是什么模式都重新生成AES对象。

5. 编码模式

前面说了，python中的 AES 加密解密，只能接受字节型(bytes)数据。而我们常见的 待加密的明文可能是中文，或者待解密的密文经过base64编码的，这种都需要先进行编码或者解码，然后才能用AES进行加密或解密。反正无论是什么情况，在python使用AES进行加密或者解密时，都需要先转换成bytes型数据。

我们以ECB模式针对中文明文进行加密解密举例：

from Crypto.Cipher import AES

password = b'1234567812345678' #秘钥，b就是表示为bytes类型
text = "好好学习天天向上".encode('gbk') #gbk编码，是1个中文字符对应2个字节，8个中文正好16字节
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
print(len(text))
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.decode("gbk")) # 解密后同样需要进行解码

输出：

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密文： b'=\xdd8k\x86\xed\xec\x17\x1f\xf7\xb2\x84~\x02\xc6C'
明文： 好好学习天天向上

对于中文明文，我们可以使用encode()函数进行编码，将字符串转换成bytes类型数据，而这里我选择gbk编码，是为了正好能满足16字节，utf8编码是一个中文字符对应3个字节。这里为了举例所以才选择使用gbk编码。

在解密后，同样是需要decode()函数进行解码的，将字节型数据转换回中文字符（字符串类型）。

现在我们来看另外一种情况，密文是经过base64编码的(这种也是非常常见的，很多网站也是这样使用的)