用python3实现AES/CBC/PKCS5padding算法加解密

一、背景

将java代码的AES加密demo用python语言实现（通过pycryptodome包）

二、关键词

Python3、pycryptodome、AES/CBC/PKCS5padding、中文

三、java代码加密demo

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;

private static String sKey = "********************************"; //密钥是string类型
private static String ivParameter = sKey.substring(0, 16); ; //偏移量是密钥截取16位，也是string类型

/**
* AES 加密
* @param str 明文
* @param key 秘钥
* @return 返回加密密文
* @throws Exception
*/
public static String encrypt(String str) throws Exception {
    try {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
        byte[] raw = sKey.getBytes();  // 密钥转成byte
        SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(raw, "AES");
        IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(ivParameter.getBytes()); //偏移量转成byte
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec, iv);
        byte[] encrypted = cipher.doFinal(str.getBytes("utf-8"));
        return Base64.encodeBase64String(encrypted); //base64编码
    } catch (Exception ex) {
        return null;
    }
}

四、java代码解密demo

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;

private static String sKey = "********************************";
private static String ivParameter = sKey.substring(0, 16); ; 
/**
* AES 解密
* @param str 密文
* @param key 秘钥
* @return 返回明文
* @throws Exception
*/
public static String decrypt(String str) throws Exception {
    try {
        byte[] raw = sKey.getBytes();
        SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(raw, "AES");
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
        IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(ivParameter.getBytes()); //偏移量
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec, iv);
        byte[] encrypted1 = Base64.decodeBase64(str);
        byte[] original = cipher.doFinal(encrypted1);
        String originalString = new String(original, "utf-8");
        return originalString;
    } catch (Exception ex) {
        return null;
    }
} 

五、java代码解释说明

通过以上java代码可以知晓以下信息：

AES加密相关：

AES加密模式：CBC
填充方式：PKCS5
偏移量：密钥截取前16位
输出：base64
字符：utf-8
其他信息：

密钥是string类型，使用时需转成bytes
偏移量也是string类型，使用时需转成bytes

六、python代码实现

使用 pycryptodome 进行 AES/CBC/PKCS5(算法/模式/补码方式) 加密

from Crypto.Cipher import AES  
from base64 import b64decode, b64encode

BLOCK_SIZE = AES.block_size
# 不足BLOCK_SIZE的补位(s可能是含中文，而中文字符utf-8编码占3个位置,gbk是2，所以需要以len(s.encode())，而不是len(s)计算补码)
pad = lambda s: s + (BLOCK_SIZE - len(s.encode()) % BLOCK_SIZE) * chr(BLOCK_SIZE - len(s.encode()) % BLOCK_SIZE)
# 去除补位
unpad = lambda s: s[:-ord(s[len(s) - 1:])]


class AESCipher:
    def __init__(self, secretkey: str):
        self.key = secretkey  # 密钥
        self.iv = secretkey[0:16]  # 偏移量

    def encrypt(self, text):
        """
        加密 ：先补位，再AES加密，后base64编码
        :param text: 需加密的明文
        :return:
        """
        # text = pad(text) 包pycrypto的写法，加密函数可以接受str也可以接受bytess
        text = pad(text).encode()  # 包pycryptodome 的加密函数不接受str
        cipher = AES.new(key=self.key.encode(), mode=AES.MODE_CBC, IV=self.iv.encode())
        encrypted_text = cipher.encrypt(text)
        # 进行64位的编码,返回得到加密后的bytes，decode成字符串
        return b64encode(encrypted_text).decode('utf-8')

    def decrypt(self, encrypted_text):
        """
        解密 ：偏移量为key[0:16]；先base64解，再AES解密，后取消补位
        :param encrypted_text : 已经加密的密文
        :return:
        """
        encrypted_text = b64decode(encrypted_text)
        cipher = AES.new(key=self.key.encode(), mode=AES.MODE_CBC, IV=self.iv.encode())
        decrypted_text = cipher.decrypt(encrypted_text)
        return unpad(decrypted_text).decode('utf-8')

七、执行结果

密钥应由16位，24位，32位字母或数字组成,。本例使用32位的密钥进行加密

###secretkey = '6agrioBE1D9yoGOX4yyDMyMFs72jYvJ8'  # 密钥
text = '使用 pycryptodome 进行 AES/CBC/PKCS5(算法/模式/补码方式) 加密'  # 待加密的明文
encrypted_text = AESCipher(secretkey).encrypt(text)  # 加密
>>>'yzPmbAOq5Wl8bMYcG/UWgY46r5xjq5VYFbJVqXWnpZQofmk0OXpkato7dT0diuV9qRsG+dQ209wfVt1NaSopt9syqAXm6zH0I91TaLD4Ua4='
decrypted_text = AESCipher(secretkey).decrypt(encrypted_text)  # 解密
>>>'使用 pycryptodome 进行 AES/CBC/PKCS5(算法/模式/补码方式) 加密'

八、案例

from Crypto.Util.Padding import pad
import base64
import random
from base64 import b64decode, b64encode
from Crypto.Cipher import AES

# 去除补位
unpad = lambda s: s[:-ord(s[len(s) - 1:])]

def aes_encrypt(key, aes_str):
    # 使用key,选择加密方式
    vi = "16-Bytes--String"
    aes = AES.new(key.encode('utf-8'), AES.MODE_CBC,vi.encode('utf8'))
    pad_pkcs7 = pad(aes_str.encode('utf-8'), AES.block_size, style='pkcs7')  # 选择pkcs7补全
    encrypt_aes = aes.encrypt(pad_pkcs7)
    # 加密结果
    encrypted_text = str(base64.encodebytes(encrypt_aes), encoding='utf-8')  # 解码
    encrypted_text_str = encrypted_text.replace("
", "")
    # 此处我的输出结果老有换行符，所以用了临时方法将它剔除
    return encrypted_text_str


def aes_decrypt(key,text):
    """
    解密 ：偏移量为key[0:16]；先base64解，再AES解密，后取消补位
    :param encrypted_text : 已经加密的密文
    :return:
    """
    iv = "16-Bytes--String"
    encrypted_text = b64decode(text)
    cipher = AES.new(key=key.encode(), mode=AES.MODE_CBC, IV=iv.encode())
    decrypted_text = cipher.decrypt(encrypted_text)
    return unpad(decrypted_text).decode('utf-8')


if __name__ == '__main__':
    # key的长度需要补长(16倍数),补全方式根据情况而定,此处我就手动以‘0’的方式补全的32位key
    # key字符长度决定加密结果,长度16：加密结果AES(128),长度32：结果就是AES(256)
    # key = "".join(random.sample("0123efghjkl456mnopqstuvwsz789abcdef", 16))
    key = "4F5U384JGMK35XUV"
    # 加密字符串长同样需要16倍数：需注意,不过代码中pad()方法里，帮助实现了补全（补全方式就是pkcs7）
    aes_str = '{"appKey":"F34AA6648478A344","channel":"17","data":{"phone":"19965412406"},"imeiIdfa":"355455060276059","oaid":"","os":"Android","uuid":"ffffffff-fd9f-ae04-fb56-4c4c00000000","version":"42"}'

    encryption_result = aes_encrypt(key, aes_str)
    print(encryption_result)
    # text = "aNUkeNljo4XhsxBX5G92JL6M/DMm+KG9fUq1X80s9d2zDSO2IBvYrm8kce8SlFAXdhqsMLVjTSpiyZatS2wP+haxLha/aF6PabApn9fFYKbRjA++d6ZkWDjPfU62ik1eWBnQaUYt4mwZUEJjnknXCrVGVjtg0mrDQzwoQzAFzKK9Wy4c5riA84WColA1+dRj+tbbxIuuXP7IXxp/246Bg61a4plA3nBuSNrZ/SorjSavBAcK25Z2KMZ2q9ni1q//"
    text = "XElQzQ8wkCFRt9QXe178vUDUTRLC2QpSdOPxTnutN4c="
    decrypt_result = aes_decrypt(key, text)
    print(decrypt_result)