python(3.x) 实现AES 加解密

harryhappy 发布于2019-07-30 15:31 / 712人阅读

摘要：首先安装确认安装的是版本版本的是不一样的文件头部的声明为我们可以生成一个随机的密钥注意要使用密码学安全的随机方法这里生成的是而不是为了可读性采用加密内容加密前需要到的整数倍长度才可有对应方法初始向量为长度返回初始向量加密数据解密方法为

首先安装cryptography

sudo pip3 install cryptography

确认安装的是2.1.x版本 (1.x版本的api是不一样的).

文件头部的声明为:

# 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

我们可以生成一个随机的密钥:

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

注意要使用密码学安全的随机方法os.urandom.
这里生成的是str而不是bytes, 为了可读性.

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

内容加密前需要padding到128bit(16bytes)的整数倍长度才可. cryptography有对应padding方法.
初始向量为16bit长度. 返回初始向量+加密数据.

解密方法为:

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

我们可以随机生成一些message测试下加解密:

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()

注意这里的速度测试是不准的, 因为包含了urandom的时间, 而这个方法比较耗时.
但是仍然可以看到, AES的加解密速度是极快的.

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