aes选用128位还是256位 aes_256_ecb和aes_256_cbc

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mob64ca140dc73b 2024-03-03 16:26:05

文章标签 aes选用128位还是256位 Go AES ci 加解密 文章分类 架构后端开发

文章目录

1.简介

区块长度
密钥长度
加密模式

2.加解密实现
3.dablelv/cyan
参考文献

1.简介

利用 Go 提供的 AES 加解密与 Base64 编解码包，我们可以轻松实现 AES 加解密。

实现之前，首先了解一下 AES 的基本知识。

AES（Advanced Encryption Standard）高级加密标准，是流行的对称加密算法，由美国国家标准与技术研究院（NIST）于 2001 年发布，用于取代 DES。Rijndael 算法是 AES 标准的一个实现，一般说 AES 指的就是 Rijndael 算法。

区块长度

AES 是一种对称分组加密算法，区块长度固定为 128bits（16 字节）。

密钥长度

AES 秘钥的长度只能是16、24 或 32 字节，分别对应三种加密模式 AES-128、AES-192 和 AES-256，三者的区别是加密轮数不同。

AES	分组长度(字节)	密钥长度(字节)	加密轮数
AES-128	16	16	10
AES-192	16	24	12
AES-256	16	32	14

加密模式

AES 支持 5 种加密模式。

AES（Advanced Encryption Standard）本身是一个块密码算法，它只能加密固定大小的数据块。然而，在实际应用中，我们通常需要加密更大的数据流或消息，并且需要解决一些特定的安全性问题，如数据传输中的完整性、随机性和错误传播问题。这就是为什么需要加密模式的原因。

不同的加密模式采用不同的策略来处理这些问题。以下是 AES 支持的常见加密模式。

ECB（Electronic Codebook）模式：最简单的模式，将明文分成固定大小的块，然后分别加密。这种模式的问题是相同的明文块会加密成相同的密文块，因此缺乏随机性和安全性。
CBC（Cipher Block Chaining）模式：每个明文块与前一个密文块进行异或操作，然后加密。这增加了随机性，并且在错误传播方面具有良好的性质，但需要一个初始化向量（IV）。
CFB（Cipher Feedback）模式：通过将前一个密文块作为输入与明文块进行异或操作，产生密文块。这种模式对于错误传播具有良好的性质，但也需要一个初始化向量。
OFB（Output Feedback）模式：类似于 CFB，但是通过生成一个密钥流来与明文进行异或操作。也对错误传播具有良好的性质。
CTR（Counter）模式：使用计数器来生成一个密钥流，然后与明文进行异或操作。在并行计算环境中效率较高。

2.加解密实现

下面以 CBC 模式为例，实现 AES 加解密。

package main

import (
    "fmt"
    "crypto/cipher"
    "crypto/aes"
    "bytes"
    "encoding/base64"
)

// PKCS7Padding fills plaintext as an integral multiple of the block length
func PKCS7Padding(p []byte, blockSize int) []byte {
	pad := blockSize - len(p)%blockSize
	padtext := bytes.Repeat([]byte{byte(pad)}, pad)
	return append(p, padtext...)
}

// PKCS7UnPadding removes padding data from the tail of plaintext
func PKCS7UnPadding(p []byte) []byte {
	length := len(p)
	paddLen := int(p[length-1])
	return p[:(length - paddLen)]
}

// AESCBCEncrypt encrypts data with AES algorithm in CBC mode
// Note that key length must be 16, 24 or 32 bytes to select AES-128, AES-192, or AES-256
// Note that AES block size is 16 bytes
func AESCBCEncrypt(p, key []byte) ([]byte, error) {
	block, err := aes.NewCipher(key)
	if err != nil {
		return nil, err
	}

	p = PKCS7Padding(p, block.BlockSize())
	ciphertext := make([]byte, len(p))
	blockMode := cipher.NewCBCEncrypter(block, key[:block.BlockSize()])
	blockMode.CryptBlocks(ciphertext, p)
	return ciphertext, nil
}

// AESCBCDecrypt decrypts cipher text with AES algorithm in CBC mode
// Note that key length must be 16, 24 or 32 bytes to select AES-128, AES-192, or AES-256
// Note that AES block size is 16 bytes
func AESCBCDecrypt(c, key []byte) ([]byte, error) {
	block, err := aes.NewCipher(key)
	if err != nil {
		return nil, err
	}

	plaintext := make([]byte, len(c))
	blockMode := cipher.NewCBCDecrypter(block, key[:block.BlockSize()])
	blockMode.CryptBlocks(plaintext, c)
	return PKCS7UnPadding(plaintext)
}

// Base64AESCBCEncrypt encrypts data with AES algorithm in CBC mode and encoded by base64
func Base64AESCBCEncrypt(p, key []byte) (string, error) {
	c, err := AESCBCEncrypt(p, key)
	if err != nil {
		return "", err
	}
	return base64.StdEncoding.EncodeToString(c), nil
}

// Base64AESCBCDecrypt decrypts cipher text encoded by base64 with AES algorithm in CBC mode
func Base64AESCBCDecrypt(c string, key []byte) ([]byte, error) {
	oriCipher, err := base64.StdEncoding.DecodeString(c)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	p, err := AESCBCDecrypt(oriCipher, key)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	return p, nil
}

使用示例如下：

func main() {
   	p := []byte("plaintext")
	key := []byte("12345678abcdefgh")
	
	ciphertext, _ := Base64AESCBCEncrypt(p, key)
	fmt.Println(ciphertext)

	plaintext, _ := Base64AESCBCDecrypt(ciphertext, key)
	fmt.Println(string(plaintext))
}

运行输出：

A67NhD3RBiNaMgG6HTm8LQ==
plaintext

3.dablelv/cyan

以上代码已放置实用函数库 dablelv/cyan，可直 import 直接使用，欢迎大家 star 和 pr。

import (
	"github.com/dablelv/cyan/crypto"
)

p := []byte("plaintext")
key := []byte("12345678abcdefgh")

ciphertext, _ := crypto.Base64AESCBCEncrypt(p, key)			// A67NhD3RBiNaMgG6HTm8LQ==
plaintext, _ := crypto.Base64AESCBCDecrypt(ciphertext, key)	// plaintext