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Golang如何实现AES对称加密算法

更新时间：2023-11-07

第一段：概述AES对称加密算法

AES是一种可靠的对称加密算法，它被广泛用于数据加密。它的全称是高级加密标准(Advanced Encryption Standard)，它已被国际标准化组织(ISO/IEC)认可为国际加密标准。

AES的工作模式分类如下：

电码本模式(ECB)：加密时将明文分割为大小相同的区块，每个区块之间相互独立，加密解密速度快，但是存在明文结构不变的情况下，密文相同的问题。
密码分组链接模式(CBC)：每个区块加密时，使用上一个区块的密文进行异或，增加了密文的随机性，解决了ECB模式的问题。
密文反馈模式(CFB)：将前一个加密块的密文作为输入，在加密后与明文异或，每个密文块之间都相互依赖。
输出反馈模式(OFB)：OFB模式将前一段密文块作为输入。对第一个IV（初始向量）做加密运算，得到第一个密文块，然后调用前一段密文块来做解密运算，得到IV，再把IV再去做加密运算，得到第二个密文块。

import (
    "crypto/aes"
    "crypto/cipher"
)

第二段：ECB加密示例

以下是ECB加密模式的示例：

package main

import (
    "crypto/aes"
    "crypto/cipher"
    "encoding/base64"
    "fmt"
)

func main() {
    // 待加密的字符串
    plantText := []byte("我是一个全栈程序员")

    // 加密密钥，长度为16 24 32（即AES-128 AES-192 AES-256）
    key := []byte("1234567890123456")

    // 创建加密算法aes（密钥长度为16,24,32）
    block, err := aes.NewCipher(key)
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    // 加密明文，使用ECB模式
    cipherText := make([]byte, len(plantText))
    ecb := cipher.NewECBEncrypter(block)
    ecb.CryptBlocks(cipherText, plantText)

    // 用Base64编码加密数据
    fmt.Printf("加密结果:%v", base64.StdEncoding.EncodeToString(cipherText))
}

第三段：CBC加密示例

以下是CBC加密模式的示例：

package main

import (
	"crypto/aes"
	"crypto/cipher"
	"encoding/base64"
	"fmt"
)

func main() {
	// 待加密的字符串
	plantText := []byte("我是一个全栈程序员")

	// 加密密钥，长度为16 24 32（即AES-128 AES-192 AES-256）
	key := []byte("1234567890123456")

	// 加密前需要填充的数据
	paddingText := addPadding(plantText, block.BlockSize())

	// 创建加密算法aes（密钥长度为16,24,32）
	block, err := aes.NewCipher(key)
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	// 创建加密CBC分组模式
	cipherText := make([]byte, len(paddingText))
	iv := []byte("1234567890123456")
	mode := cipher.NewCBCEncrypter(block, iv)
	mode.CryptBlocks(cipherText, paddingText)

	// 用Base64编码加密数据
	fmt.Printf("加密结果:%v", base64.StdEncoding.EncodeToString(cipherText))
}

// 补充函数 addPadding
func addPadding(plantText []byte, blockSize int) []byte {
	// 计算需要填充的块大小
	padding := blockSize - len(plantText)%blockSize
	// 对每个需要填充的字节赋值为padding
	padText := bytes.Repeat([]byte{byte(padding)}, padding)
	// 添加到要加密的原始数据末尾
	return append(plantText, padText...)
}

第四段：OFB加密示例

以下是OFB加密模式的示例：

package main

import (
	"crypto/aes"
	"crypto/cipher"
	"encoding/base64"
	"fmt"
)

func main() {
	// 待加密的字符串
	plantText := []byte("我是一个全栈程序员")

	// 加密密钥，长度为16 24 32（即AES-128 AES-192 AES-256）
	key := []byte("1234567890123456")

	// 创建加密算法aes（密钥长度为16,24,32）
	block, err := aes.NewCipher(key)
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	// 创建加密OFB分组模式
	cipherText := make([]byte, len(plantText))
	iv := []byte("1234567890123456")
	stream := cipher.NewOFB(block, iv)
	stream.XORKeyStream(cipherText, plantText)

	// 用Base64编码加密数据
	fmt.Printf("加密结果:%v", base64.StdEncoding.EncodeToString(cipherText))
}

总结

本文主要简述了AES对称加密算法的主要工作模式(ECB、CBC、CFB、OFB)，并分别以Golang代码的形式展示了如何实现这四种加密模式。其中，ECB模式简单明了，但安全性略低，其他模式为了提高安全性，在加密前需要进行补padding位和设置IV初始向量等操作，但对于日常加密，非常可靠有效。

总的来说，AES加密算法的优点在于可以使用硬件进行加速，而且对安全性要求比较高的场合使用，比如支付信息传输等，是广泛使用的加密算法之一。

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