Golang实现AES对称加密算法实例详解
来源：脚本之家
时间：2023-02-25 09:38:48 278浏览 收藏
Golang不知道大家是否熟悉？今天我将给大家介绍《Golang实现AES对称加密算法实例详解》，这篇文章主要会讲到AES、对称加密算法等等知识点，如果你在看完本篇文章后，有更好的建议或者发现哪里有问题，希望大家都能积极评论指出，谢谢！希望我们能一起加油进步！
前置知识
在正式学习加密解密之前，首先看看如何生成随机数，以及为什么要随机数。
生成随机数
编程中生成随机数或字符串非常重要，它是加密的基础工作。如果没有随机生成数，加密可能会失去作用，让加密数据可预测。为了生成随机数，Go提供了math/rand包及其他工具，下面通过实例说明：
package main
import (
"fmt"
"math/rand"
)
func main() {
fmt.Println(rand.Intn(100))
}程序很简单，生成[0,100)之间的整数，但多次运行程序，会发现每次结果都一样。这是因为程序按照算法设定，默认随机种子为1，因此每次结果相同。我们通过设置不同随机种子修复错误：
package main
import (
"fmt"
"math/rand"
"time"
)
func main() {
rand.Seed(time.Now().UnixNano())
fmt.Println(rand.Intn(100))
}这样每次运行时随机种子不同，结果自然就不同。
生成随机字符串
为了在Go中生成随机字符串，我们使用Base64编码和外部包，这是一种更实用和安全的方式。
首先我们看Base64编码：
package main
import (
"encoding/base64"
"fmt"
)
func main() {
StringToEncode := "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789"
Encoding := base64.StdEncoding.EncodeToString([]byte(StringToEncode))
fmt.Println(Encoding)
}
通过使用Base64编码，可以对字符串进行编码或解码，上面示例对StringToEncode字符值进行base64编码，读者可以运行程序查看结果。
为了每次运行返回结果不同，可以使用第三方包randstr,它采用比使用Seed方法更好更快的方法，安装命令为：
go get -u github.com/thanhpk/randstr
下面示例生成随机长度为20字符串，代码如下：
package main
import(
"github.com/thanhpk/randstr"
"fmt"
)
func main() {
MyString := randstr.String(20)
fmt.Println(MyString)
}运行多次，每次结果都不同。
加密和解密
了解了生成随机字符和数字，下面进入正题，加密和解密。要了解安全，需要先了解这些模块：crypto/aes, crypto/cipher, encoding/base64。
加密
加密是隐藏数据的方法，是的别有用心的人拿到数据也没有用。这里主要使用crypto/aes(Advanced Encryption Standard)包提供的功能。
package main
import (
"crypto/aes"
"crypto/cipher"
"encoding/base64"
"fmt"
)
var bytes = []byte{35, 46, 57, 24, 85, 35, 24, 74, 87, 35, 88, 98, 66, 32, 14, 05}
// 生成环境应该通过配置文件获取
const MySecret string = "abc&1*~#^2^#s0^=)^^7%b34"
func Encode(b []byte) string {
return base64.StdEncoding.EncodeToString(b)
}
// 加密方法可以加密任何类型文本
func Encrypt(text, MySecret string) (string, error) {
block, err := aes.NewCipher([]byte(MySecret))
if err != nil {
return "", err
}
plainText := []byte(text)
cfb := cipher.NewCFBEncrypter(block, bytes)
cipherText := make([]byte, len(plainText))
cfb.XORKeyStream(cipherText, plainText)
return Encode(cipherText), nil
}
func main() {
StringToEncrypt := "Encrypting this string"
// To encrypt the StringToEncrypt
encText, err := Encrypt(StringToEncrypt, MySecret)
if err != nil {
fmt.Println("error encrypting your classified text: ", err)
}
fmt.Println(encText)
}
crypto/cipher包中NewCFBEncrypter方法使用16字节随机值作为参数，注意这里长度必须为16，因为AES默认block长度为16，这两者长度要一致，不同长度对应不同算法，对应关系如下：
16, 24, or 32， AES-128, AES-192, or AES-256.
cipher.go的源码定义如下：
// The AES block size in bytes.
const BlockSize = 16
// A cipher is an instance of AES encryption using a particular key.
type aesCipher struct {
enc []uint32
dec []uint32
}
type KeySizeError int
func (k KeySizeError) Error() string {
return "crypto/aes: invalid key size " + strconv.Itoa(int(k))
}
// NewCipher creates and returns a new cipher.Block.
// The key argument should be the AES key,
// either 16, 24, or 32 bytes to select
// AES-128, AES-192, or AES-256.
...
再看下NewCFBEncrypter方法源码，注释写的很清楚两者长度需相同。
// NewCFBEncrypter returns a Stream which encrypts with cipher feedback mode,
// using the given Block. The iv must be the same length as the Block's block
// size.
func NewCFBEncrypter(block Block, iv []byte) Stream {
return newCFB(block, iv, false)
}Encrypt函数带两个参数，待加密的明文和加密的密钥。MySecret常量是加密方法所需的密钥，最后通过Encode函数返回Base64格式的密文。运行程序，输出结果即为密文，是StringToEncrypt变量值加密的结果。
Li5E8RFcV/EPZY/neyCXQYjrfa/atA==
解密
成功加密字符串后，需要能够正确解密，从密文还原为明文。典型的场景是用户数据是加密后存入数据库中，当用户再次访问时需要能够正确解密。也就说我们需要把前节中加密的密文正确还原为明文，首先需要使用解码函数，该函数会在解密方法中使用：
func Decode(s string) []byte {
data, err := base64.StdEncoding.DecodeString(s)
if err != nil {
panic(err)
}
return data
}
Decode函数有一个参数，对于Base64编码进行解码，解密方法代码如下：
// 解密方法把密文正确转为明文
func Decrypt(text, MySecret string) (string, error) {
block, err := aes.NewCipher([]byte(MySecret))
if err != nil {
return "", err
}
cipherText := Decode(text)
cfb := cipher.NewCFBDecrypter(block, bytes)
plainText := make([]byte, len(cipherText))
cfb.XORKeyStream(plainText, cipherText)
return string(plainText), nil
}解密方法包括两个参数：text是密文，MySeret是密钥。在main函数中可以对前面密文进行解密并输出明文：
decText, err := Decrypt("Li5E8RFcV/EPZY/neyCXQYjrfa/atA==", MySecret)
if err != nil {
fmt.Println("error decrypting your encrypted text: ", err)
}
fmt.Println(decText)
最后给出完整代码和注释：
package main
import (
"crypto/aes"
"crypto/cipher"
"encoding/base64"
"fmt"
)
// 16位随机字符串
var bytes = []byte{35, 46, 57, 24, 85, 35, 24, 74, 87, 35, 88, 98, 66, 32, 14, 05}
// 密钥，实际应用中应该从环境变量或文件中获取
const MySecret string = "abc&1*~#^2^#s0^=)^^7%b34"
// Base64编码和解码方法
func Encode(b []byte) string {
return base64.StdEncoding.EncodeToString(b)
}
func Decode(s string) []byte {
data, err := base64.StdEncoding.DecodeString(s)
if err != nil {
panic(err)
}
return data
}
// 加密方法
func Encrypt(text, MySecret string) (string, error) {
block, err := aes.NewCipher([]byte(MySecret))
if err != nil {
return "", err
}
plainText := []byte(text)
cfb := cipher.NewCFBEncrypter(block, bytes)
cipherText := make([]byte, len(plainText))
cfb.XORKeyStream(cipherText, plainText)
return Encode(cipherText), nil
}
// 解密方法
func Decrypt(text, MySecret string) (string, error) {
block, err := aes.NewCipher([]byte(MySecret))
if err != nil {
return "", err
}
cipherText := Decode(text)
cfb := cipher.NewCFBDecrypter(block, bytes)
plainText := make([]byte, len(cipherText))
cfb.XORKeyStream(plainText, cipherText)
return string(plainText), nil
}
func main() {
StringToEncrypt := "Encrypting this string"
// 对StringToEncrypt变量值进行加密
encText, err := Encrypt(StringToEncrypt, MySecret)
if err != nil {
fmt.Println("error encrypting your classified text: ", err)
}
fmt.Println(encText)
// 对密文进行解密
decText, err := Decrypt("Li5E8RFcV/EPZY/neyCXQYjrfa/atA==", MySecret)
if err != nil {
fmt.Println("error decrypting your encrypted text: ", err)
}
fmt.Println(decText)
}
结合前面的内容，当然可以每次动态获取16位随机数，加密完成后和密文连接一起返回：cipherText = append(cipherText, bytes...),最后解密时从密文中先截取随机数再解密，从而让每次加密生成的密文都不一样。
总结
本文介绍Go如何实现对称加密，包括生成随机字符，Base64编码和解码，实现AES加密和解密，注意使用了内置的crypto/aes, crypto/cipher, encoding/base64模块。
今天带大家了解了AES、对称加密算法的相关知识，希望对你有所帮助；关于Golang的技术知识我们会一点点深入介绍，欢迎大家关注golang学习网公众号，一起学习编程~
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