在不使用第三方库的情况下，实现Python代码的AES对称加密可以通过Python自带的Crypto.Cipher.AES模块实现。这个模块提供了对称密钥加密算法AES的实现。使用AES进行加密需要选择合适的密钥长度（128、192、256位）、模式（如CBC、ECB）和填充方式。下面将详细介绍如何使用Python的内置库实现AES对称加密。
首先是确定一个合法的密钥，AES加密的密钥长度可以是128位、192位或256位。然后选择一个合适的加密模式，比如CBC模式，这种模式需要一个初始向量（IV）来提供额外的加密强度。最后处理填充，因为AES加密数据的长度必须是16字节的倍数，若数据长度不足，需要进行适当的填充。
一、准备工作
密钥与IV的生成
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto import Random
key = 'This is a key123' # 密钥（确保长度满足AES的要求）
iv = Random.new().read(AES.block_size) # 生成随机的初始化向量
数据填充
BLOCK_SIZE = 16 # AES的块大小
数据填充函数
def pad(data):
padding = BLOCK_SIZE - len(data) % BLOCK_SIZE
return data + (chr(padding) * padding).encode('utf-8')
数据去填充函数
def unpad(padded_data):
padding = padded_data[-1]
if padding > BLOCK_SIZE:
rAIse ValueError("Incorrect padding")
return padded_data[:-padding]
二、加密过程
实例化AES
cipher = AES.new(key.encode('utf-8'), AES.MODE_CBC, iv)
加密函数
def encrypt(raw_data):
raw_padded = pad(raw_data)
cipher_text = cipher.encrypt(raw_padded)
return iv + cipher_text # 将IV附加到加密后的数据前面，以便解密时使用
三、解密过程
实例化AES（用于解密）
def decrypt(iv_with_cipher_text):
iv = iv_with_cipher_text[:AES.block_size]
cipher_text = iv_with_cipher_text[AES.block_size:]
cipher = AES.new(key.encode('utf-8'), AES.MODE_CBC, iv)
decrypted_padded = cipher.decrypt(cipher_text)
return unpad(decrypted_padded)
四、实践加解密
加密示例
raw_input = b"Confidential message to encrypt"
encrypted_message = encrypt(raw_input)
print(f"Encrypted: {encrypted_message}")
解密示例
decrypted_message = decrypt(encrypted_message)
print(f"Decrypted: {decrypted_message}")
以上就是使用Python自带的Crypto.Cipher.AES模块实现AES对称加密和解密的完整过程。注意密钥的保密性和管理、以及加密模式选择和初始向量的随机性对于确保加密强度至关重要。
在实际操作中，编写代码时应确保处理好异常情况，比如对解密函数进行错误处理，以确保在出现错误的填充或者密钥错误时，能够给出合适的错误提示。同时，应当在数据传输过程中保护好密钥和IV，一旦泄露，即使AES算法本身非常安全，数据也很容易被破解。而实际生产环境中还会涉及到更多的细节处理，如合理管理密钥生命周期、对密文进行完整性校验等。
相关问答FAQs：
Q1: 如何使用Python实现AES对称加密算法但不依赖第三方库？
A1: 在Python中，可以使用cryptodomex模块来实现AES对称加密算法。以下是一种步骤更简单的方法，只使用Python标准库来完成AES加密：
- 导入模块：
import base64, hashlib - 初始化密钥：
key = hashlib.sha256(b'your_key').digest() - 加密数据：首先，将待加密的数据按照AES的块大小（16字节）进行填充，然后使用密钥和初始化向量（IV）进行加密。
- 将加密后的数据进行Base64编码：
encoded_data = base64.b64encode(encrypted_data) - 解密数据：首先，将Base64编码的数据进行解码，然后使用密钥和IV进行解密，最后去除填充的数据。
Q2: 有没有其他方法可以在Python中实现AES对称加密算法，而不需要任何第三方库的支持？
A2: 是的，你可以使用Python标准库提供的cryptography模块来实现AES对称加密算法。以下是一种简单的方法：
- 导入模块：
import os, base64 - 生成随机密钥和IV：
key = os.urandom(32)和iv = os.urandom(16) - 加密数据：使用生成的密钥和IV进行加密。
- 将加密后的数据进行Base64编码：
encoded_data = base64.b64encode(encrypted_data) - 解密数据：首先，将Base64编码的数据进行解码，然后使用密钥和IV进行解密。
请注意，这两种方法都是使用Python标准库来实现AES对称加密算法，不需要依赖第三方库，但仅供学习和简单应用使用。对于更高级的应用，建议使用经过充分测试和验证的第三方库。
Q3: 有没有其他方法可以在Python中实现AES对称加密算法而不使用第三方库？
A3: 是的，你可以使用Python标准库中的pycryptodome模块来实现AES对称加密算法。以下是一种简单的方法：
- 导入模块：
from Cryptodome.Cipher import AES - 初始化密钥和IV：
key = b'your_key'和iv = b'your_iv' - 创建AES对象并进行加密：
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)，然后使用cipher.encrypt(data)来加密数据。 - 解密数据：首先，创建新的AES对象并通过
cipher.decrypt(data)解密数据。
请注意，这种方法使用了pycryptodome模块，这是一个支持在Python中使用AES加密算法的第三方库。如果你不能使用第三方库，可以考虑前两种方法，或者自行实现AES算法。
