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10 KiB
Python
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Python
"""
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@FileName：aes_encrypt_decrypt.py
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@Description：
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@Author：Floraachy
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@Time：2024/11/22 14:48
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"""
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from Crypto.Cipher import AES
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from Crypto.Util.Padding import pad
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from base64 import b64encode
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from Crypto.Random import get_random_bytes
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"""
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参考：https://blog.csdn.net/chouzhou9701/article/details/122019967
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AES 加密最常用的模式就是 ECB模式 和 CBC 模式，当然还有很多其它模式，他们都属于AES加密。ECB模式和CBC 模式俩者区别就是 ECB 不需要 iv偏移量，而CBC需要。
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AES加密使用参数:
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1) 秘钥: 加密的时候用秘钥，解密的时候需要同样的秘钥才能解出来; 数据类型为bytes
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2) 明文: 需要加密的参数; 数据类型为bytes
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3) 模式: aes 加密常用的有 ECB 和 CBC 模式（我只用了这两个模式，还有其他模式）;数据类型为aes类内部的枚举量
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4) iv 偏移量: 这个参数在 ECB 模式下不需要，在 CBC 模式下需要；数据类型为bytes
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1. 在Python中进行AES加密解密时，所传入的密文、明文、秘钥、iv偏移量、都需要是bytes（字节型）数据。python 在构建aes对象时也只能接受bytes类型数据。
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2.当秘钥，iv偏移量，待加密的明文，字节长度不够16字节或者16字节倍数的时候需要进行补全。
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3. CBC模式需要重新生成AES对象，为了防止这类错误，我写代码无论是什么模式都重新生成AES对象。
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【编码模式】
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由于python中的 AES 加密解密，只能接受字节型(bytes)数据。而我们常见的 待加密的明文可能是中文，或者待解密的密文经过base64编码的，这种都需要先进行编码或者解码，然后才能用AES进行加密或解密。
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因此，在python使用AES进行加密或者解密时，都需要先转换成bytes型数据。
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对于中文明文，我们可以使用encode()函数进行编码，将字符串转换成bytes类型数据。解密后，同样是需要decode()函数进行解码的，将字节型数据转换回中文字符（字符串类型）。
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【填充模式】
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前面我使用秘钥，还有明文，包括IV向量，都是固定16字节，也就是数据块对齐了。而填充模式就是为了解决数据块不对齐的问题，使用什么字符进行填充就对应着不同的填充模式
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AES补全模式常见有以下几种：
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1）ZeroPadding： 用b’\x00’进行填充，这里的0可不是字符串0，而是字节型数据的b’\x00’
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2）PKCS7Padding： 当需要N个数据才能对齐时，填充字节型数据为N、并且填充N个
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3）PKCS5Padding：与PKCS7Padding相同，在AES加密解密填充方面我没感到什么区别
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4）no padding：当为16字节数据时候，可以不进行填充，而不够16字节数据时同ZeroPadding一样
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from Crypto.Cipher import AES
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import base64
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import binascii
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# 数据类
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class MData():
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"""
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MData类用于处理和转换数据。
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它可以将数据保存到文件，从字符串或Base64编码的数据中加载数据，
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并将数据转换为多种格式，如字符串、Base64编码的字符串或十六进制字符串。
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"""
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def __init__(self, data=b"", characterSet='utf-8'):
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"""
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初始化MData对象。
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参数:
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data (bytes): 初始数据，默认为空字节串。
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characterSet (str): 字符编码，默认为'utf-8'。
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"""
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# data肯定为bytes
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self.data = data
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self.characterSet = characterSet
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def saveData(self, FileName):
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"""
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将数据保存到指定的文件中。
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参数:
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FileName (str): 要保存数据的文件名。
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"""
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with open(FileName, 'wb') as f:
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f.write(self.data)
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def fromString(self, data):
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"""
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从字符串加载数据，并将其编码为字节串。
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参数:
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data (str): 要加载的字符串数据。
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返回:
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bytes: 编码后的字节串。
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"""
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self.data = data.encode(self.characterSet)
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return self.data
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def fromBase64(self, data):
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"""
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从Base64编码的字符串加载数据，并将其解码为字节串。
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参数:
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data (str): Base64编码的字符串数据。
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返回:
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bytes: 解码后的字节串。
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"""
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self.data = base64.b64decode(data.encode(self.characterSet))
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return self.data
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def fromHexStr(self, data):
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"""
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从十六进制字符串加载数据，并将其转换为字节串。
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参数:
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data (str): 十六进制字符串数据。
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返回:
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bytes: 转换后的字节串。
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"""
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self.data = binascii.a2b_hex(data)
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return self.data
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def toString(self):
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"""
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将字节串数据转换为字符串。
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返回:
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str: 转换后的字符串。
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"""
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return self.data.decode(self.characterSet)
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def toBase64(self):
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||
"""
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||
将字节串数据转换为Base64编码的字符串。
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||
返回:
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str: 转换后的Base64编码的字符串。
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"""
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return base64.b64encode(self.data).decode()
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def toHexStr(self):
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||
"""
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||
将字节串数据转换为十六进制字符串。
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||
返回:
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||
str: 转换后的十六进制字符串。
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"""
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return binascii.b2a_hex(self.data).decode()
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def toBytes(self):
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"""
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获取字节串数据。
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返回:
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bytes: 数据的字节串形式。
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"""
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return self.data
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def __str__(self):
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"""
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返回数据的字符串表示形式。
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如果数据不能直接转换为字符串，则返回其Base64编码的字符串形式。
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返回:
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str: 数据的字符串或Base64编码的字符串形式。
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"""
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try:
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return self.toString()
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except Exception:
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return self.toBase64()
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### 封装类
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class AEScryptor():
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def __init__(self, key, mode, iv='', paddingMode="NoPadding", characterSet="utf-8"):
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'''
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构建一个AES对象
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key: 秘钥，字节型数据
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mode: 使用模式，只提供两种，AES.MODE_CBC, AES.MODE_ECB
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iv： iv偏移量，字节型数据
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paddingMode: 填充模式，默认为NoPadding, 可选NoPadding，ZeroPadding，PKCS5Padding，PKCS7Padding
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||
characterSet: 字符集编码
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'''
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self.key = key
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self.mode = mode
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self.iv = iv
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self.characterSet = characterSet
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self.paddingMode = paddingMode
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self.data = ""
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def __ZeroPadding(self, data):
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data += b'\x00'
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while len(data) % 16 != 0:
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data += b'\x00'
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return data
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||
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def __StripZeroPadding(self, data):
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data = data[:-1]
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while len(data) % 16 != 0:
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data = data.rstrip(b'\x00')
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if data[-1] != b"\x00":
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break
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return data
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def __PKCS5_7Padding(self, data):
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needSize = 16 - len(data) % 16
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if needSize == 0:
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needSize = 16
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return data + needSize.to_bytes(1, 'little') * needSize
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def __StripPKCS5_7Padding(self, data):
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paddingSize = data[-1]
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return data.rstrip(paddingSize.to_bytes(1, 'little'))
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def __paddingData(self, data):
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if self.paddingMode == "NoPadding":
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||
if len(data) % 16 == 0:
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return data
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else:
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return self.__ZeroPadding(data)
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||
elif self.paddingMode == "ZeroPadding":
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return self.__ZeroPadding(data)
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||
elif self.paddingMode == "PKCS5Padding" or self.paddingMode == "PKCS7Padding":
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return self.__PKCS5_7Padding(data)
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else:
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print("不支持Padding")
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def __stripPaddingData(self, data):
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if self.paddingMode == "NoPadding":
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return self.__StripZeroPadding(data)
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||
elif self.paddingMode == "ZeroPadding":
|
||
return self.__StripZeroPadding(data)
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||
|
||
elif self.paddingMode == "PKCS5Padding" or self.paddingMode == "PKCS7Padding":
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||
return self.__StripPKCS5_7Padding(data)
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||
else:
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||
print("不支持Padding")
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def setCharacterSet(self, characterSet):
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'''
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||
设置字符集编码
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characterSet: 字符集编码
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'''
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self.characterSet = characterSet
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def setPaddingMode(self, mode):
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'''
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||
设置填充模式
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mode: 可选NoPadding，ZeroPadding，PKCS5Padding，PKCS7Padding
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||
'''
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self.paddingMode = mode
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||
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def decryptFromBase64(self, entext):
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'''
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||
从base64编码字符串编码进行AES解密
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||
entext: 数据类型str
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||
'''
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||
mData = MData(characterSet=self.characterSet)
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||
self.data = mData.fromBase64(entext)
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return self.__decrypt()
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||
|
||
def decryptFromHexStr(self, entext):
|
||
'''
|
||
从hexstr编码字符串编码进行AES解密
|
||
entext: 数据类型str
|
||
'''
|
||
mData = MData(characterSet=self.characterSet)
|
||
self.data = mData.fromHexStr(entext)
|
||
return self.__decrypt()
|
||
|
||
def decryptFromString(self, entext):
|
||
'''
|
||
从字符串进行AES解密
|
||
entext: 数据类型str
|
||
'''
|
||
mData = MData(characterSet=self.characterSet)
|
||
self.data = mData.fromString(entext)
|
||
return self.__decrypt()
|
||
|
||
def decryptFromBytes(self, entext):
|
||
'''
|
||
从二进制进行AES解密
|
||
entext: 数据类型bytes
|
||
'''
|
||
self.data = entext
|
||
return self.__decrypt()
|
||
|
||
def encryptFromString(self, data):
|
||
'''
|
||
对字符串进行AES加密
|
||
data: 待加密字符串，数据类型为str
|
||
'''
|
||
self.data = data.encode(self.characterSet)
|
||
return self.__encrypt()
|
||
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||
def __encrypt(self):
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if self.mode == AES.MODE_CBC:
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aes = AES.new(self.key, self.mode, self.iv)
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||
elif self.mode == AES.MODE_ECB:
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aes = AES.new(self.key, self.mode)
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else:
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||
print("不支持这种模式")
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return
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||
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data = self.__paddingData(self.data)
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||
enData = aes.encrypt(data)
|
||
return MData(enData)
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def __decrypt(self):
|
||
if self.mode == AES.MODE_CBC:
|
||
aes = AES.new(self.key, self.mode, self.iv)
|
||
elif self.mode == AES.MODE_ECB:
|
||
aes = AES.new(self.key, self.mode)
|
||
else:
|
||
print("不支持这种模式")
|
||
return
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||
data = aes.decrypt(self.data)
|
||
mData = MData(self.__stripPaddingData(data), characterSet=self.characterSet)
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||
return mData
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||
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