在项目开发过程中,当操作一些用户的隐私信息,诸如密码、帐户密钥等数据时,往往需要加密后可以在网上传输。这时,需要一些高效地、简单易用的加密算法加密数据,然后把加密后的数据存入数据库或进行其他操作;当需要读取数据时,把加密后的数据取出来,再通过算法解密。

关于加密解密

当前我们项目中常用的加解密的方式无非三种.


对称加密, 加解密都使用的是同一个密钥, 其中的代表就是AES、DES

非对加解密, 加解密使用不同的密钥, 其中的代表就是RSA

签名算法, 如MD5、SHA1、HMAC等, 主要用于验证,防止信息被修改, 如:文件校验、数字签名、鉴权协议

Base64不是加密算法,它是一种数据编码方式,虽然是可逆的,但是它的编码方式是公开的,无所谓加密。本文也对Base64编码方式做了简要介绍。


AES

AES,即高级加密标准(Advanced Encryption Standard),是一个对称分组密码算法,旨在取代DES成为广泛使用的标准。AES中常见的有三种解决方案,分别为AES-128、AES-192和AES-256。

AES加密过程涉及到4种操作:字节替代(SubBytes)、行移位(ShiftRows)、列混淆(MixColumns)和轮密钥加(AddRoundKey)。解密过程分别为对应的逆操作。由于每一步操作都是可逆的,按照相反的顺序进行解密即可恢复明文。加解密中每轮的密钥分别由初始密钥扩展得到。算法中16字节的明文、密文和轮密钥都以一个4x4的矩阵表示。

AES 有五种加密模式:电码本模式(Electronic Codebook Book (ECB))、密码分组链接模式(Cipher Block Chaining (CBC))、计算器模式(Counter (CTR))、密码反馈模式(Cipher FeedBack (CFB))和输出反馈模式(Output FeedBack (OFB))


import (

    "bytes"

    "crypto/aes"

    "fmt"

    "crypto/cipher"

    "encoding/base64"

)


func main() {

    orig := "hello world"

    key := "123456781234567812345678"

    fmt.Println("原文:", orig)


    encryptCode := AesEncrypt(orig, key)

    fmt.Println("密文:" , encryptCode)


    decryptCode := AesDecrypt(encryptCode, key)

    fmt.Println("解密结果:", decryptCode)

}


func AesEncrypt(orig string, key string) string {

    // 转成字节数组

    origData := []byte(orig)

    k := []byte(key)


    // 分组秘钥

    block, _ := aes.NewCipher(k)

    // 获取秘钥块的长度

    blockSize := block.BlockSize()

    // 补全码

    origData = PKCS7Padding(origData, blockSize)

    // 加密模式

    blockMode := cipher.NewCBCEncrypter(block, k[:blockSize])

    // 创建数组

    cryted := make([]byte, len(origData))

    // 加密

    blockMode.CryptBlocks(cryted, origData)


    return base64.StdEncoding.EncodeToString(cryted)


}


func AesDecrypt(cryted string, key string) string {

    // 转成字节数组

    crytedByte, _ := base64.StdEncoding.DecodeString(cryted)

    k := []byte(key)


    // 分组秘钥

    block, _ := aes.NewCipher(k)

    // 获取秘钥块的长度

    blockSize := block.BlockSize()

    // 加密模式

    blockMode := cipher.NewCBCDecrypter(block, k[:blockSize])

    // 创建数组

    orig := make([]byte, len(crytedByte))

    // 解密

    blockMode.CryptBlocks(orig, crytedByte)

    // 去补全码

    orig = PKCS7UnPadding(orig)

    return string(orig)

}


//补码

func PKCS7Padding(ciphertext []byte, blocksize int) []byte {

    padding := blocksize - len(ciphertext)%blocksize

    padtext := bytes.Repeat([]byte{byte(padding)}, padding)

    return append(ciphertext, padtext...)

}


//去码

func PKCS7UnPadding(origData []byte) []byte {

    length := len(origData)

    unpadding := int(origData[length-1])

    return origData[:(length - unpadding)]

}


DES

DES是一种对称加密算法,又称为美国数据加密标准。DES加密时以64位分组对数据进行加密,加密和解密都使用的是同一个长度为64位的密钥,实际上只用到了其中的56位,密钥中的第8、16…64位用来作奇偶校验。DES有ECB(电子密码本)和CBC(加密块)等加密模式。

DES算法的安全性很高,目前除了穷举搜索破解外, 尚无更好的的办法来破解。其密钥长度越长,破解难度就越大。

填充和去填充函数。


func ZeroPadding(ciphertext []byte, blockSize int) []byte {

    padding := blockSize - len(ciphertext)%blockSize

    padtext := bytes.Repeat([]byte{0}, padding)

    return append(ciphertext, padtext...)

}


func ZeroUnPadding(origData []byte) []byte {

    return bytes.TrimFunc(origData,

        func(r rune) bool {

            return r == rune(0)

        })

}


加密。


func Encrypt(text string, key []byte) (string, error) {

    src := []byte(text)

    block, err := des.NewCipher(key)

    if err != nil {

        return "", err

    }

    bs := block.BlockSize()

    src = ZeroPadding(src, bs)

    if len(src)%bs != 0 {

        return "", errors.New("Need a multiple of the blocksize")

    }

    out := make([]byte, len(src))

    dst := out

    for len(src) > 0 {

        block.Encrypt(dst, src[:bs])

        src = src[bs:]

        dst = dst[bs:]

    }

    return hex.EncodeToString(out), nil

}


解密。


func Decrypt(decrypted string , key []byte) (string, error) {

    src, err := hex.DecodeString(decrypted)

    if err != nil {

        return "", err

    }

    block, err := des.NewCipher(key)

    if err != nil {

        return "", err

    }

    out := make([]byte, len(src))

    dst := out

    bs := block.BlockSize()

    if len(src)%bs != 0 {

        return "", errors.New("crypto/cipher: input not full blocks")

    }

    for len(src) > 0 {

        block.Decrypt(dst, src[:bs])

        src = src[bs:]

        dst = dst[bs:]

    }

    out = ZeroUnPadding(out)

    return string(out), nil

}


测试。在这里,DES中使用的密钥key只能为8位。


func main() {

    key := []byte("2fa6c1e9")

    str :="I love this beautiful world!"

    strEncrypted, err := Encrypt(str, key)

    if err != nil {

        log.Fatal(err)

    }

    fmt.Println("Encrypted:", strEncrypted)

    strDecrypted, err := Decrypt(strEncrypted, key)

    if err != nil {

        log.Fatal(err)

    }

    fmt.Println("Decrypted:", strDecrypted)

}

//Output:

//Encrypted: 5d2333b9fbbe5892379e6bcc25ffd1f3a51b6ffe4dc7af62beb28e1270d5daa1

//Decrypted: I love this beautiful world!


RSA


首先使用openssl生成公私钥,使用RSA的时候需要提供公钥和私钥 , 可以通过openss来生成对应的pem格式的公钥和私钥匙


import (

    "crypto/rand"

    "crypto/rsa"

    "crypto/x509"

    "encoding/base64"

    "encoding/pem"

    "errors"

    "fmt"

)


// 私钥生成

//openssl genrsa -out rsa_private_key.pem 1024

var privateKey = []byte(`

-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----

MIICWwIBAAKBgQDcGsUIIAINHfRTdMmgGwLrjzfMNSrtgIf4EGsNaYwmC1GjF/bM

h0Mcm10oLhNrKNYCTTQVGGIxuc5heKd1gOzb7bdTnCDPPZ7oV7p1B9Pud+6zPaco

qDz2M24vHFWYY2FbIIJh8fHhKcfXNXOLovdVBE7Zy682X1+R1lRK8D+vmQIDAQAB

AoGAeWAZvz1HZExca5k/hpbeqV+0+VtobMgwMs96+U53BpO/VRzl8Cu3CpNyb7HY

64L9YQ+J5QgpPhqkgIO0dMu/0RIXsmhvr2gcxmKObcqT3JQ6S4rjHTln49I2sYTz

7JEH4TcplKjSjHyq5MhHfA+CV2/AB2BO6G8limu7SheXuvECQQDwOpZrZDeTOOBk

z1vercawd+J9ll/FZYttnrWYTI1sSF1sNfZ7dUXPyYPQFZ0LQ1bhZGmWBZ6a6wd9

R+PKlmJvAkEA6o32c/WEXxW2zeh18sOO4wqUiBYq3L3hFObhcsUAY8jfykQefW8q

yPuuL02jLIajFWd0itjvIrzWnVmoUuXydwJAXGLrvllIVkIlah+lATprkypH3Gyc

YFnxCTNkOzIVoXMjGp6WMFylgIfLPZdSUiaPnxby1FNM7987fh7Lp/m12QJAK9iL

2JNtwkSR3p305oOuAz0oFORn8MnB+KFMRaMT9pNHWk0vke0lB1sc7ZTKyvkEJW0o

eQgic9DvIYzwDUcU8wJAIkKROzuzLi9AvLnLUrSdI6998lmeYO9x7pwZPukz3era

zncjRK3pbVkv0KrKfczuJiRlZ7dUzVO0b6QJr8TRAA==

-----END RSA PRIVATE KEY-----

`)


// 公钥: 根据私钥生成

//openssl rsa -in rsa_private_key.pem -pubout -out rsa_public_key.pem

var publicKey = []byte(`

-----BEGIN PUBLIC KEY-----

MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDcGsUIIAINHfRTdMmgGwLrjzfM

NSrtgIf4EGsNaYwmC1GjF/bMh0Mcm10oLhNrKNYCTTQVGGIxuc5heKd1gOzb7bdT

nCDPPZ7oV7p1B9Pud+6zPacoqDz2M24vHFWYY2FbIIJh8fHhKcfXNXOLovdVBE7Z

y682X1+R1lRK8D+vmQIDAQAB

-----END PUBLIC KEY-----

`)


// 加密

func RsaEncrypt(origData []byte) ([]byte, error) {

    //解密pem格式的公钥

    block, _ := pem.Decode(publicKey)

    if block == nil {

        return nil, errors.New("public key error")

    }

    // 解析公钥

    pubInterface, err := x509.ParsePKIXPublicKey(block.Bytes)

    if err != nil {

        return nil, err

    }

    // 类型断言

    pub := pubInterface.(*rsa.PublicKey)

    //加密

    return rsa.EncryptPKCS1v15(rand.Reader, pub, origData)

}


// 解密

func RsaDecrypt(ciphertext []byte) ([]byte, error) {

    //解密

    block, _ := pem.Decode(privateKey)

    if block == nil {

        return nil, errors.New("private key error!")

    }

    //解析PKCS1格式的私钥

    priv, err := x509.ParsePKCS1PrivateKey(block.Bytes)

    if err != nil {

        return nil, err

    }

    // 解密

    return rsa.DecryptPKCS1v15(rand.Reader, priv, ciphertext)

}

func main() {

    data, _ := RsaEncrypt([]byte("hello world"))

    fmt.Println(base64.StdEncoding.EncodeToString(data))

    origData, _ := RsaDecrypt(data)

    fmt.Println(string(origData))


MD5

MD5的全称是Message-DigestAlgorithm 5,它可以把一个任意长度的字节数组转换成一个定长的整数,并且这种转换是不可逆的。对于任意长度的数据,转换后的MD5值长度是固定的,而且MD5的转换操作很容易,只要原数据有一点点改动,转换后结果就会有很大的差异。正是由于MD5算法的这些特性,它经常用于对于一段信息产生信息摘要,以防止其被篡改。其还广泛就于操作系统的登录过程中的安全验证,比如Unix操作系统的密码就是经过MD5加密后存储到文件系统中,当用户登录时输入密码后, 对用户输入的数据经过MD5加密后与原来存储的密文信息比对,如果相同说明密码正确,否则输入的密码就是错误的。

MD5以512位为一个计算单位对数据进行分组,每一分组又被划分为16个32位的小组,经过一系列处理后,输出4个32位的小组,最后组成一个128位的哈希值。对处理的数据进行512求余得到N和一个余数,如果余数不为448,填充1和若干个0直到448位为止,最后再加上一个64位用来保存数据的长度,这样经过预处理后,数据变成(N+1)x 512位。

加密。Encode 函数用来加密数据,Check函数传入一个未加密的字符串和与加密后的数据,进行对比,如果正确就返回true。


func Check(content, encrypted string) bool {

    return strings.EqualFold(Encode(content), encrypted)

}

func Encode(data string) string {

    h := md5.New()

    h.Write([]byte(data))

    return hex.EncodeToString(h.Sum(nil))

}


测试。


func main() {

     strTest := "I love this beautiful world!"

    strEncrypted := "98b4fc4538115c4980a8b859ff3d27e1"

    fmt.Println(Check(strTest, strEncrypted))

}

//Output:

//true


Sha1


package main


import (

"crypto/sha1"

"fmt"

)

func main() {

   s := "sha1 this string"

   //产生一个散列值得方式是 sha1.New(),sha1.Write(bytes),然后 sha1.Sum([]byte{})。这里我们从一个新的散列开始。

   h := sha1.New()

   //写入要处理的字节。如果是一个字符串,需要使用[]byte(s) 来强制转换成字节数组。

   h.Write([]byte(s))

   //这个用来得到最终的散列值的字符切片。Sum 的参数可以用来都现有的字符切片追加额外的字节切片:一般不需要要。

   bs := h.Sum(nil)

   //SHA1 值经常以 16 进制输出,例如在 git commit 中。使用%x 来将散列结果格式化为 16 进制字符串。

   fmt.Println(s)

   fmt.Printf("%x\n", bs)

}


Base64

Base64是一种任意二进制到文本字符串的编码方法,常用于在URL、Cookie、网页中传输少量二进制数据。

首先使用Base64编码需要一个含有64个字符的表,这个表由大小写字母、数字、+和/组成。采用Base64编码处理数据时,会把每三个字节共24位作为一个处理单元,再分为四组,每组6位,查表后获得相应的字符即编码后的字符串。编码后的字符串长32位,这样,经Base64编码后,原字符串增长1/3。如果要编码的数据不是3的倍数,最后会剩下一到两个字节,Base64编码中会采用\x00在处理单元后补全,编码后的字符串最后会加上一到两个 = 表示补了几个字节。


const (

   base64Table = "IJjkKLMNO567PQX12RVW3YZaDEFGbcdefghiABCHlSTUmnopqrxyz04stuvw89+/"


)


var coder = base64.NewEncoding(base64Table)


func Base64Encode(src []byte) []byte {         //编码

   return []byte(coder.EncodeToString(src))

}


func Base64Decode(src []byte) ([]byte, error) {   //解码

   return coder.DecodeString(string(src))

}


持续更新中

如有不对欢迎指正,相互学习,共同进步


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