Python3 AES 填充（Padding）详解

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这是一篇详解Python3 AES填充的科普文章。文章将介绍AES加密算法的背景，填充的作用以及如何在Python中使用AES进行填充。文章将通过示例代码演示填充的过程，以帮助读者更好地理解和应用。

1. AES加密算法简介

AES（Advanced Encryption Standard），即高级加密标准，是一种对称加密算法，广泛应用于数据保密领域。AES算法使用128位、192位或256位的密钥对数据进行加密和解密。

AES加密算法有四种模式：ECB、CBC、CFB和OFB。在这些模式中，CBC（Cipher Block Chaining）模式是最常用的一种。在CBC模式中，每个明文块会与前一个密文块进行异或操作，以增加加密的随机性和安全性。

2. 填充（Padding）的作用

在AES加密算法中，明文的长度必须是128位的倍数（对于AES-128）。然而，实际应用中，明文的长度往往是不固定的。因此，需要对明文进行填充，以使其长度满足AES算法的要求。

填充（Padding）是指在明文的末尾添加额外的数据，使得明文的长度能够被加密算法所接受。常用的填充方法有PKCS7、PKCS5和ZeroPadding。

3. 使用Python进行AES填充

Python中有许多库可以用于进行AES加密和填充。其中，pycryptodome是一个功能强大的密码学库，支持AES加密算法和各种填充方式。

首先，我们需要安装pycryptodome库：

pip install pycryptodome

接下来，我们将演示如何使用AES进行填充。

3.1 导入必要的库

首先，我们需要导入Crypto.Cipher和Crypto.Util.Padding模块：

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util import Padding

3.2 创建AES对象

我们需要创建一个AES对象，并指定加密模式和密钥：

key = b'Sixteen byte key'
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC)

在这个例子中，我们使用了16字节的密钥，并选择了CBC模式。

3.3 填充明文

在加密之前，我们需要对明文进行填充。我们可以使用Padding.pad函数来进行填充，该函数接受两个参数：明文和块大小。

plaintext = b'Hello, world!'
padded_plaintext = Padding.pad(plaintext, AES.block_size)

在这个例子中，我们使用了PKCS7填充方式，并将明文填充到了16字节的倍数。

3.4 加密明文

填充后的明文可以被AES对象加密：

ciphertext = cipher.encrypt(padded_plaintext)

3.5 解密密文

解密密文时，我们需要创建一个新的AES对象，并使用相同的密钥和加密模式。然后，我们可以使用Padding.unpad函数来去除填充。

decipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC)
decrypted_plaintext = Padding.unpad(decipher.decrypt(ciphertext), AES.block_size)

最后，我们可以将解密后的明文输出：

print(decrypted_plaintext.decode())

3.6 完整示例代码

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util import Padding

# 创建AES对象
key = b'Sixteen byte key'
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC)

# 填充明文
plaintext = b'Hello, world!'
padded_plaintext = Padding.pad(plaintext, AES.block_size)

# 加密明文
ciphertext = cipher.encrypt(padded_plaintext)

# 解密密文
decipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC)
decrypted_plaintext = Padding.unpad(decipher.decrypt(ciphertext), AES.block_size)

# 输出解密后的明文
print(decrypted