AES加解密（二）

[soapgu]

• 前言

上一篇是对AES的快速入门，这次通过和其他端的加解密来详细解说一下。
这一次用的模式为CBC模式

PS：其实最简单的应该是ECB模式，但是从安全性角度来说已经被判了死刑。

Warning
The ECB mode should not be used because it is semantically insecure. For one, it exposes correlation between blocks.

• 关于CBC使用参数

• IV
  向量值和加密块的长度一致（16byte），如果不指定api会随机生成一个。

• block size
  加密块数据大小（16byte）

• AES的padding

AES加密一次加密的数据量为16byte，如果不足16byte需要“凑整”，过大需要“切割”。

我们暂时不谈切割，我们说“凑整”padding

1. ANSI X.923

在ANSI X.923的方式下，先是填充00，最后一个字节填充padded的字节个数。

例子： | DD DD DD DD DD DD DD DD | DD DD DD 00 00 00 00 05 |

2. ISO 10126

在ISO 10126的方式下，先是填充随机值，最后一个字节填充padded的字节个数。

例子： | DD DD DD DD DD DD DD DD | DD DD DD 95 81 28 A7 05 |

3. PKCS7

在PKCS7的方式下，如果一共需要padded多少个字节，所有填充的地方都填充这个值。

例子： | DD DD DD DD DD DD DD DD | DD DD DD 05 05 05 05 05 |

4. ISO/IEC 7816-4

在ISO/IEC 7816-4方式下，第一个填充的字节是80，后面的都填充00。

例子： | DD DD DD DD DD DD DD DD | DD DD DD 80 00 00 00 00 |

5. Zero padding

在Zero padding方式下，每一个需要填充的字节都填00。

例子： | DD DD DD DD DD DD DD DD | DD DD DD 00 00 00 00 00 |

我们默认使用PKCS7

• 有趣的PKCS7极端例子
  如果最后一行数据正好是怎么样？

不如写一个例子实验一下

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import pad,unpad
import binascii


keys = '30980f98296b77f00a55f3c92b35322d898ae2ffcdb906de40336d2cf3d556a0'
iv = 'e5889166bb98ba01e1a6bc9b32dbf3e6'

def aes_string( input:str ):
    cipher = AES.new(binascii.unhexlify(keys), AES.MODE_CBC,iv=binascii.unhexlify(iv))
    decipher = AES.new(binascii.unhexlify(keys), AES.MODE_CBC,iv=binascii.unhexlify(iv))
    message = input.encode()
    pad_message = pad(message, AES.block_size)
    print(f"message:{message},pad message{pad_message}")
    text_secret = cipher.encrypt(pad_message)
    print(f"text_secret:{text_secret}")
    original_message = unpad(decipher.decrypt(text_secret),AES.block_size)
    print("Decrypted original message:", original_message)

aes_string('testtesttesttest')

可以看出补了16个0x10“废数据”，如果unpad,正好把整个数据块全部拿掉。

• 加解密完整实现

• 文件加密

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import pad,unpad
import binascii
import os
import argparse


parser = argparse.ArgumentParser(description='Process some files.')
parser.add_argument('-f', '--input-file', required=True, help='The input file')

args = parser.parse_args()

print(f"Input file: {args.input_file}")

keys = '30980f98296b77f00a55f3c92b35322d898ae2ffcdb906de40336d2cf3d556a0'
iv = 'e5889166bb98ba01e1a6bc9b32dbf3e6'
download_path = args.input_file
output_filename = f"encrypt_{args.input_file}"

#print(f"key lenght:{len(binascii.unhexlify(keys))}")

cipher = AES.new(binascii.unhexlify(keys), AES.MODE_CBC,iv=binascii.unhexlify(iv))
in_file_length = os.path.getsize(download_path)
block_count = in_file_length / AES.block_size
print(in_file_length)

count = 0
with open(download_path, 'rb') as in_file:
    with open(output_filename, 'wb') as out_file:
        while content := in_file.read(AES.block_size):
            if(len(content) < AES.block_size):
                content = pad(content,AES.block_size)
                hex_string = binascii.hexlify(content).decode()
                print(f"pad content:{hex_string}")
            crypted_chunk = cipher.encrypt(content)
            out_file.write(crypted_chunk)
            #print(f"计数{count}/总数{block_count},length:{len(crypted_chunk)}")

out_file_length = os.path.getsize(output_filename)
print(f"encrypt ok,size {out_file_length}")

注意这里最后一块数据块需要执行pad函数进行凑整处理

• 文件解密

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import unpad
import binascii
import os
import argparse

parser = argparse.ArgumentParser(description='Process some files.')
parser.add_argument('-f', '--input-file', required=True, help='The input file')
args = parser.parse_args()
print(f"Input file: {args.input_file}")

keys = '30980f98296b77f00a55f3c92b35322d898ae2ffcdb906de40336d2cf3d556a0'
iv = 'e5889166bb98ba01e1a6bc9b32dbf3e6'
download_path = args.input_file
output_filename = f"restore_{download_path}"


cipher = AES.new(binascii.unhexlify(keys), AES.MODE_CBC,iv=binascii.unhexlify(iv))

in_file_length = os.path.getsize(download_path)

block_count = in_file_length / AES.block_size

count = 0
with open(download_path, 'rb') as in_file:
    with open(output_filename, 'wb') as out_file:
        while content := in_file.read(AES.block_size):  # 每次读取数据
            count = count + 1
            decrypted_chunk = cipher.decrypt(content)
            if(block_count == count):
                print(f"before pad content:{decrypted_chunk}")
                decrypted_chunk = unpad( decrypted_chunk,AES.block_size )
            hex_string = binascii.hexlify(decrypted_chunk).decode()
            print(f"content:{hex_string}")
            out_file.write(decrypted_chunk)
            print(f"计数{count}/总数{block_count},length:{len(decrypted_chunk)}")

print(f"decrypt {output_filename} OK")

out_file_length = os.path.getsize(output_filename)
print(f"in file size:{in_file_length},out file size{out_file_length}")

同样，解密最后一块数据块需要执行unpad。

• 相关API参考链接

• CBC Mode
• Padding module