python 利用Crypto进行AES解密&加密文件

背景：工作需要，部分数据进行了加密传输，对方使用了AES对密码进行了加密，需要获取到解密的数据。
目标：通过密钥成功解密文件。
关键词：AES_ECB，AES_CBC，Java和Python的AES加密问题，

AES加密

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一、遇到的问题

收到密钥&加密文件，如下。需要通过密钥对信息进行解密。
已知是AES进行的加密数据

key = 'Fcniggersm'
message = 'gYknrv3zMWYXEpRLDL0n8q+6s68DKapAfRpBDhN1XGM='

解密测试地址

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二、AES算法简介

AES算法详解：高级加密标准,它是一种对称加密算法，AES只有一个密钥，这个密钥既用来加密，也用于解密。

AES加密方式有五种：ECB, CBC, CTR, CFB, OFB。
从安全性角度推荐CBC加密方法，本文介绍了CBC,ECB两种加密方法的python实现。

CBC加密需要一个十六位的key(密钥)和一个十六位iv(偏移量)
ECB加密不需要iv

接收到的数据中只有密钥而没有偏移量。故使用ECB处理密文。

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三、准备工作

python 在 Windows下使用AES时要安装的是pycryptodome 模块
python 在 Linux下使用AES时要安装的是pycrypto模块

import base64
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto import Random
import os
import base64
import json

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四、AES-ECB 解密&加密

1、密钥处理

直接处理密钥会报错：‘AES key must be either 16, 24, or 32 bytes long’
因为AES接收的key&vi都必须是有固定长度。
对Key 进行填充至符合规格。

def add_to_16(text):
    while len(text) % 16 != 0:
        text += '\0'
    return (text)

key = 'Fcniggersm'
key = add_to_16(key) 

2、密文处理

有可能处理密文时候会报错：'Error: Incorrect padding'
这是因为密文长度不符合规格，对base64解码的string补齐等号就可以了

def decode_base64(data):
    missing_padding = 4-len(data)%4
    if missing_padding:
        data += b'='*missing_padding
    return (data)

message = 'gYknrv3zMWYXEpRLDL0n8q+6s68DKapAfRpBDhN1XGM='
encrypt_data = message 
encrypt_data = decode_base64(encrypt_data)

3、解密处理

解密成功获取到a，再对a进行解码处理获取数据。

cipher = AES.new(key)
result2 = base64.b64decode(encrypt_data)
a = cipher.decrypt(result2)

a = a.decode('utf-8','ignore')
a = a.rstrip('\n')
a = a.rstrip('\t')
a = a.rstrip('\r')
a = a.replace('\x06','')
print('\n','data:',a)

#data: 儒雅随和，加大力度

4、加密处理

同理可以对字符进行加密处理，执行AES加密及解密方法。

 # encoding:utf-8

def encrypt(data, password):
    bs = AES.block_size
    pad = lambda s: s + (bs - len(s) % bs) * chr(bs - len(s) % bs)
    cipher = AES.new(password)
    data = cipher.encrypt(pad(data))
    return (data)
    
if __name__ == '__main__':
    data = 'ni hao'
    password = 'aesrsasec' #16,24,32位长的密码
    password = add_to_16(password)        
    encrypt_data = encrypt(data, password)
    encrypt_data = base64.b64encode(encrypt_data)
    print ('encrypt_data:', encrypt_data)

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五、AES-CBC 解密&加密

CBC & ECB相比多出了一个vi（偏移量）。
cipher = AES.new(self.__key, AES.MODE_CBC, iv)
python AES 双向对称加密解密

# encoding:utf-8
import base64
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto import Random
 
def encrypt(data, password):
    bs = AES.block_size
    pad = lambda s: s + (bs - len(s) % bs) * chr(bs - len(s) % bs)
    iv = Random.new().read(bs)
    cipher = AES.new(password, AES.MODE_CBC, iv)
    data = cipher.encrypt(pad(data))
    data = iv + data
    return (data)
 
def decrypt(data, password):
    bs = AES.block_size
    if len(data) <= bs:
        return (data)
    unpad = lambda s : s[0:-ord(s[-1])]
    iv = data[:bs]
    cipher = AES.new(password, AES.MODE_CBC, iv)
    data  = unpad(cipher.decrypt(data[bs:]))
    return (data)
 
if __name__ == '__main__':
    data = 'd437814d9185a290af20514d9341b710'
    password = '78f40f2c57eee727a4be179049cecf89' #16,24,32位长的密码
    encrypt_data = encrypt(data, password)
    encrypt_data = base64.b64encode(encrypt_data)
    print ('encrypt_data:', encrypt_data)
 
 
    encrypt_data = base64.b64decode(encrypt_data)
    decrypt_data = decrypt(encrypt_data, password)
    print ('decrypt_data:', decrypt_data)

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六、Java加密&python解密报错。

实际AES工作中发现，对方Java加密的文件&自己Python加密的生成的密文不同，导致跨平台解密错误。

可能错误的原因：
1、填充(padding)算法
2、分段大小(segment size)

可参考AES_CFB跨平台错误

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7、Linux上解密报错

在windows上运行无误，但是在Lnuix上运行报错。
①、报错 new() missing 1 requied positional argument: 'mode'
linux上需要添加，第二参数，选择加密模式（本次选择ECB）

cipher = AES.new(key ,AES.MODE_ECB)

②、报错 Object type cannot be passed to C code
linux上传入的key必须是字节的形式，对key 进行处理

key = key.encode('utf-8')
cipher = AES.new(key ,AES.MODE_ECB)

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八、小结

1、处理AES加密时候一定要约定好具体的加密方法。
2、Key，vi 必须是合规的长度。
3、密文也需要做填充处理。
4、windows ECB自动添加cipher参数，且key可以为字符串。linux上需要填写完整的参数,将key处理成字节。

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九、其他

1、pad和unpad分别是填充函数和逆填充函数。因为AES加密对加密文本有长度要求，必须是密钥字节数的倍数。这里的encryptKey在经过base64解码后的长度是16个字节。
2、实际上AES加密有AES-128、AES-192、AES-256三种，分别对应三种密钥长度128bits（16字节）、192bits（24字节）、256bits（32字节）。当然，密钥越长，安全性越高，加解密花费时间也越长。默认的是AES-128，其安全性完全够用。

填充算法拓展

这里采用的填充算法其实有个专有名词，叫pkcs7padding。
简单解释就是缺几位就补几：填充字符串由一个字节序列组成，每个字节填充该填充字节序列的长度。
如果要填充8个字节,那么填充的字节的值就是0x08；要填充7个字节,那么填入的值就是0x07；以此类推。
如果文本长度正好是BlockSize长度的倍数，也会填充一个BlockSize长度的值。这样的好处是，根据最后一个Byte的填充值即可知道填充字节数。

实际上，java中实现AES加密算法的默认模式是Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding")
PKCS#5在填充方面，是PKCS#7的一个子集：PKCS#5只是对于8字节（BlockSize=8）进行填充，填充内容为0x01-0x08；但是PKCS#7不仅仅是对8字节填充，其BlockSize范围是1-255字节。
然而因为AES并没有64位（8字节）的块, 如果采用PKCS5, 那么实质上就是采用PKCS7。

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