Golangcrypto加密解密详解教程

本文详细讲解了如何在 Golang 中使用 `crypto` 包进行 AES 加密和解密，特别关注了安全性问题。文章首先介绍了 AES 对称加密的 CBC 模式，包括密钥生成、IV 随机生成、PKCS7 填充等关键步骤，并提供了示例代码。同时强调了密钥安全管理的重要性。更进一步，文章推荐使用 GCM 模式，这是一种 AEAD 模式，能提供更高级别的安全性和完整性校验，并给出了 GCM 模式的示例代码。此外，文章还提醒开发者在使用 `crypto/rand` 生成安全随机数、避免硬编码密钥以及防范其他常见安全漏洞。通过学习本文，开发者可以掌握 Golang 中 `crypto` 包的基本用法，并能应用于实际的安全需求中。

Go语言crypto包支持AES对称加密，推荐使用GCM模式。示例展示了CBC和GCM两种模式的加解密实现，强调密钥安全管理、IV随机生成及PKCS7填充处理，避免安全漏洞。

Go语言的crypto包提供了丰富的加密功能，适用于常见的安全需求。它包含多个子包，如crypto/aes、crypto/des、crypto/rand等，支持对称加密、非对称加密和哈希算法。下面介绍几种基础的加密与解密方法，以AES对称加密为例说明如何在Go中实现数据加解密。

AES对称加密（CBC模式）

AES（Advanced Encryption Standard）是最常用的对称加密算法之一。使用AES进行加密时，需要一个密钥（key）和初始化向量（IV），推荐使用CBC（Cipher Block Chaining）模式以增强安全性。

注意： 密钥长度必须是16、24或32字节，分别对应AES-128、AES-192和AES-256。

步骤说明：

• 生成密钥和IV（实际应用中应安全存储密钥，IV可随机生成并随密文传输）
• 使用cipher.NewCBCEncrypter进行加密
• 使用cipher.NewCBCDecrypter进行解密
• 处理明文填充（常用PKCS7）

示例代码：

package main
<p>import (
"crypto/aes"
"crypto/cipher"
"crypto/rand"
"fmt"
"io"
)</p><p>func pkcs7Padding(data []byte, blockSize int) []byte {
padding := blockSize - len(data)%blockSize
padtext := make([]byte, padding)
for i := range padtext {
padtext[i] = byte(padding)
}
return append(data, padtext...)
}</p><p>func pkcs7Unpadding(data []byte) []byte {
length := len(data)
if length == 0 {
return nil
}
unpadding := int(data[length-1])
if unpadding > length {
return nil
}
return data[:(length - unpadding)]
}</p><p>func AESEncrypt(plaintext []byte, key []byte) ([]byte, error) {
block, err := aes.NewCipher(key)
if err != nil {
return nil, err
}</p><pre class="brush:php;toolbar:false"><code>plaintext = pkcs7Padding(plaintext, block.BlockSize())
ciphertext := make([]byte, aes.BlockSize+len(plaintext))
iv := ciphertext[:aes.BlockSize]
if _, err := io.ReadFull(rand.Reader, iv); err != nil {
    return nil, err
}

mode := cipher.NewCBCEncrypter(block, iv)
mode.CryptBlocks(ciphertext[aes.BlockSize:], plaintext)

return ciphertext, nil</code>

}

func AESDecrypt(ciphertext []byte, key []byte) ([]byte, error) { block, err := aes.NewCipher(key) if err != nil { return nil, err }

if len(ciphertext) < aes.BlockSize {
    return nil, fmt.Errorf("ciphertext too short")
}
iv := ciphertext[:aes.BlockSize]
ciphertext = ciphertext[aes.BlockSize:]

if len(ciphertext)%block.BlockSize() != 0 {
    return nil, fmt.Errorf("ciphertext is not a multiple of the block size")
}

mode := cipher.NewCBCDecrypter(block, iv)
mode.CryptBlocks(ciphertext, ciphertext)

return pkcs7Unpadding(ciphertext), nil

}

func main() { key := []byte("example key 1234") // 16字节密钥 plaintext := []byte("Hello, this is a secret message!")

ciphertext, err := AESEncrypt(plaintext, key)
if err != nil {
    panic(err)
}
fmt.Printf("Ciphertext: %x\n", ciphertext)

decrypted, err := AESDecrypt(ciphertext, key)
if err != nil {
    panic(err)
}
fmt.Printf("Decrypted: %s\n", decrypted)

}

使用crypto/rand生成安全随机数

在加密过程中，初始化向量（IV）或盐值（salt）应使用密码学安全的随机数生成器。crypto/rand提供了这样的接口。

示例：生成16字节IV

iv := make([]byte, aes.BlockSize)
if _, err := io.ReadFull(rand.Reader, iv); err != nil {
    return nil, err
}

不要使用math/rand，它不适用于安全场景。

常见问题与注意事项

• 密钥管理：密钥不应硬编码在代码中，建议通过环境变量或密钥管理系统加载
• IV不可重复：每次加密应使用不同的IV，但不需要保密
• 填充方式：CBC模式需要填充，PKCS7是标准做法
• 认证加密：若需防篡改，建议使用GCM模式（如aes.NewGCM），它提供加密和完整性校验

GCM模式示例（推荐用于新项目）

GCM（Galois/Counter Mode）是一种AEAD（Authenticated Encryption with Associated Data）模式，更安全且无需手动处理填充。

func AESEncryptGCM(plaintext []byte, key []byte) ([]byte, error) {
    block, err := aes.NewCipher(key)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
<pre class="brush:php;toolbar:false"><code>gcm, err := cipher.NewGCM(block)
if err != nil {
    return nil, err
}

nonce := make([]byte, gcm.NonceSize())
if _, err := io.ReadFull(rand.Reader, nonce); err != nil {
    return nil, err
}

ciphertext := gcm.Seal(nonce, nonce, plaintext, nil)
return ciphertext, nil</code>

}

func AESDecryptGCM(ciphertext []byte, key []byte) ([]byte, error) { block, err := aes.NewCipher(key) if err != nil { return nil, err }

gcm, err := cipher.NewGCM(block)
if err != nil {
    return nil, err
}

nonceSize := gcm.NonceSize()
if len(ciphertext) < nonceSize {
    return nil, fmt.Errorf("ciphertext too short")
}

nonce, ciphertext := ciphertext[:nonceSize], ciphertext[nonceSize:]
return gcm.Open(nil, nonce, ciphertext, nil)

}

基本上就这些。掌握crypto/aes和cipher包的基本用法，能应对大多数加密需求。关键是选择合适的模式、正确处理密钥和随机数，并避免常见安全陷阱。

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