一、對稱加密
1、什么是對稱加密
對稱加密就是指加密和解密使用同一個密鑰的加密方式。
2、對稱加密的工作過程
發送方使用密鑰將明文數據進行加密成密文，發送給接收方，接收方收到密文后，使用同一個密鑰將密文解密成明文。
3、對稱加密的優點
加密計算量小，速度快，適合對大量數據進行加密的場景。
4、對稱加密的兩大不足
- 密鑰傳輸問題：由於對稱加密的加密和解密用的是同一個密鑰，所以對稱加密的安全性就不僅僅取決於加密算法本身的強度，更取決於密鑰是否被安全保管，因此加密者如何將密鑰安全傳遞到解密者手里，就成了對稱加密面臨的關鍵問題。
- 密鑰管理問題：隨着密鑰數量增多，密鑰管理問題會逐漸顯現出來。
二、AES加密算法
AES加密算法是眾多對成績密算法中的一種，它的英文全稱是Advanced Encryption Standard，翻譯過來就是高級加密標准。
AES加密算法采用分組密碼體制，每個分組數據的長度為128位16個字節，密鑰長度可以是128位16個字節，192位或256位，一共有五種加密模式，我們通常采用需要初始向量IV的CBC模式，初始向量也是128位16個字節。
1、AES的加密流程
（1）五個關鍵詞
-
分組密碼體制：將明文切成一段一段的來進行加密，然后把一段一段的密文拼接起來形成最終密文的加密方式。AES采用分組密碼體制，即AES加密會首先把明文切成一段一段的，而且每段數據的長度要求必須是128位16個字節，如果最后一段不夠16個字節，就需要用Padding來把這段數據填充滿16個字節，然后分別對每段數據進行加密，最后再把每段加密數據拼接起來形成最終密文、
-
Padding:Padding就是用來把不滿16個字節的分組數據填充為16個字節用的，它有三種模式：PKCS5、PKCS7、NOPADDING。PKCS5是指分組數據缺少幾個字節，就在數據的末尾填充幾個字節的幾。比如缺少5個字節，就在末尾填充5個字節的5。PKCS7是指分組數據缺少幾個字節，就在數據的末尾填充幾個字節的0，比如缺少7個字節，就在末尾填充7個字節的0。No Padding是指不需要填充，也就是說數據的發送方肯定會保證最后一段數據也正好是16個字節。那如果在PKCS5模式下，最后一段數據的內容剛好就是16個16怎么辦？那解密端就不知道這一段數據到底是有效數據還是填充數據，PKCS5模式會自動幫我們在最后一段數據后再添加16個字節的數據，而且填充的數據也是16個16，這樣解密端就能知道誰是有效數據誰是填充數據了。PKCS7最后一段數據的內容的內容是16個0，也是同樣的道理。解密端需要使用和加密端同樣的Padding模式，才能准確的十倍有效數據和填充數據。我們開發通常采用PKCS7模式。 -
初始向量IV:初始向量IV的作用是使加密更加安全可靠，我們使用
AES加密時需要主動提供初始向量，而且只需要提供一個初始向量就夠了，后面每段數據的加密向量都是前面一段的密文。初始向量IV的長度規定為128位16個字節，初始向量的來源為隨機生成。 -
密鑰：
AES要求密鑰的長度可以是128位16個字節，192位或256位，位數越高，加密強度自然越大，但是加密的效率自然會低一些，因此要做好衡量，我們開發通常采用128位16個字節的密鑰，我們使用AES加密時需要主動提供密鑰，而且只需要提供一個密鑰就夠了，每段數據加密使用的都是這一個密鑰，密鑰來源為隨機生成。 -
五種加密模式：
AES一共有五種加密模式，分別是ECB(電碼本模式)，CBC(密碼分組鏈接模式),CTR(計算器模式),CFB(密碼反饋模式)，OFB(輸出反饋模式)-
ECB最基本的加密模式，即僅僅使用明文和密鑰來加密數據，相同的明文塊會被加密成相同的密文塊，這樣明文和密文的結構將是完全一樣的，就會更容易被破解，相對來說不是那么安全，因此很少使用。
-
CBCCBC模式比EBC模式對了一個初始向量IV,加密的時候，第一個明文塊首先會和IV做異或操作，然后在經過密鑰加密，然后第一個密文塊又會被作為第二個明文塊的加密向量來異或，依次類推下去，相同的明文塊經過加密后得到的密文塊是不同的，明文接口和密文結構也不同，因此更加安全。
-
CTR計算器模式不常見，在CTR模式中， 有一個自增的算子，這個算子用密鑰加密之后的輸出和明文異或的結果得到密文，相當於一次一密。這種加密方式簡單快速，安全可靠，而且可以並行加密，但是在計算器不能維持很長的情況下，密鑰只能使用一次。
-
CFB和OFB略
-
（2）AES加密流程（主要針對CBC模式）
> 1、首先`AES`加密會把明文按128位16個字節進行切分，如果數據的最后一段不夠16個字節，會用Padding來填充。
>
> 2、把明文塊0與初始向量IV做異或操作，再用密鑰加密，得到密文塊0，同時也會將密文塊0用作明文塊1的加密向量。
>
> 3、明文塊1與密文塊0進行異或操作，再用密鑰加密，得到密文塊1，以此類推。
>
> 4、最后把密文塊拼接起來得到最終的密文。
(3)、AES的加密原理
我們探討AES的加密原理，起始就是探討加密器里做了什么，加密器里做了四個重要的操作，分別是：密鑰擴展，初始輪，重復輪，最終輪。
-
密鑰擴展：根據初始密鑰生成后面10輪密鑰的操作。
AES內部一共會執行11輪加密，AES會通過一個簡單快速的混合操作，根據初始密鑰依次生成后面10輪的密鑰，每一輪的密鑰都是通過上一輪生成的，所以每一輪的密鑰都是不同的。 -
初始輪：初始輪就是將128位的明文數據與128位的初始密鑰進行異或操作
-
重復輪：所謂重復輪，就是指把字節混淆，行移位，列混亂，加輪密鑰這四個操作重復好幾輪。
重復輪重復的論述取決於密鑰的長度，128位16位字節的密鑰重復輪推薦重復執行9次，192位密鑰重復輪推薦重復執行11次，256位密鑰重復輪推薦執行13次。
-
最終輪：最終輪其實和重復輪的操作差不多，知識在最終輪我們丟棄了列混亂這個操作。
三、Python代碼實現（配合Base64）
import base64
import json
from Crypto.Cipher import AES
class Aes_cbc(object):
def __init__(self, key):
self.key = key.encode("utf-8") # 密鑰
self.vi = "0102030405060708".encode("utf-8") # 偏移量
self.mode = AES.MODE_CBC # 加密模式
def encryption(self, data): # 加密
pad = lambda s: s + (16 - len(s) % 16) * chr(16 - len(s) % 16) # 對字符串進行補位
data = pad(json.dumps(data)).encode("utf-8")
cipher = AES.new(self.key, self.mode, self.vi)
encryptedbytes = cipher.encrypt(data)
# 使用Base64進行編碼，返回byte字符串
encodestrs = base64.b64encode(encryptedbytes)
# 對byte字符串按照utf-8進行解碼,並返回
return encodestrs.decode("utf-8")
def decrypt(self, data): # 解密
encodebytes = base64.decodebytes(data.encode("utf-8")) # 將加密的數據轉換為bytes數據類型
cipher = AES.new(self.key, self.mode, self.vi)
text_decrypted = cipher.decrypt(encodebytes)
unpad = lambda s: s[0:-s[-1]]
return unpad(text_decrypted).decode("utf-8")
if __name__ == '__main__':
a = Aes_cbc("0CoJUm6Qyw8W8jud")
r_code ={
"code": {
"code": "0000",
"msgId": "Success",
"msg": "成功",
},
"bo": {
"applyId": "REQX10000001423",
"openStatus": "1"
},
"other": {
"syncType": "2"
}
}
print(a.encryption(r_code))
print(json.loads(a.decrypt(a.encryption(r_code))))