PyCrypto AES 256を使用した暗号化と復号化

PyCryptoを使用して、メッセージとキーの2つのパラメーターを受け入れる2つの関数を作成し、メッセージを暗号化/復号化しようとしています。

私は私を助けるためにウェブ上にいくつかのリンクを見つけましたが、それらのそれぞれに欠陥があります：

codekoalaでのこれはos.urandomを使用していますが、PyCryptoでは推奨されません。

さらに、私が関数に与えるキーは、正確な長さが期待されるとは限りません。それを実現するにはどうすればよいですか？

また、いくつかのモードがありますが、どれがお勧めですか？何を使うかわかりません：/

最後に、IVは正確には何ですか？暗号化と復号化に別のIVを提供できますか、それとも別の結果になりますか？

編集：安全ではなかったため、コード部分を削除しました。

これが私の実装であり、いくつかの修正で機能し、32バイトとivから16バイトでキーとシークレットフレーズのアライメントを強化します。

import base64
import hashlib
from Crypto import Random
from Crypto.Cipher import AES

class AESCipher(object):

    def __init__(self, key): 
        self.bs = AES.block_size
        self.key = hashlib.sha256(key.encode()).digest()

    def encrypt(self, raw):
        raw = self._pad(raw)
        iv = Random.new().read(AES.block_size)
        cipher = AES.new(self.key, AES.MODE_CBC, iv)
        return base64.b64encode(iv + cipher.encrypt(raw.encode()))

    def decrypt(self, enc):
        enc = base64.b64decode(enc)
        iv = enc[:AES.block_size]
        cipher = AES.new(self.key, AES.MODE_CBC, iv)
        return self._unpad(cipher.decrypt(enc[AES.block_size:])).decode('utf-8')

    def _pad(self, s):
        return s + (self.bs - len(s) % self.bs) * chr(self.bs - len(s) % self.bs)

    @staticmethod
    def _unpad(s):
        return s[:-ord(s[len(s)-1:])]

次の2つの機能が必要になる場合がありますpad-パッド（暗号化を行うとき）とunpad- unpadに（復号化を行うとき）入力の長さは、BLOCK_SIZEの倍数でないとき。

BS = 16
pad = lambda s: s + (BS - len(s) % BS) * chr(BS - len(s) % BS) 
unpad = lambda s : s[:-ord(s[len(s)-1:])]

鍵の長さを尋ねているのですか？直接使用するのではなく、キーのmd5sumを使用できます。

さらに、PyCryptoを使用した私の小さな経験によれば、IVは入力が同じ場合に暗号化の出力を混合するために使用されるため、IVはランダムな文字列として選択され、暗号化出力の一部として使用されます。これを使用してメッセージを復号化します。

そして、これが私の実装です、あなたに役立つことを願っています：

import base64
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto import Random

class AESCipher:
    def __init__( self, key ):
        self.key = key

    def encrypt( self, raw ):
        raw = pad(raw)
        iv = Random.new().read( AES.block_size )
        cipher = AES.new( self.key, AES.MODE_CBC, iv )
        return base64.b64encode( iv + cipher.encrypt( raw ) ) 

    def decrypt( self, enc ):
        enc = base64.b64decode(enc)
        iv = enc[:16]
        cipher = AES.new(self.key, AES.MODE_CBC, iv )
        return unpad(cipher.decrypt( enc[16:] ))

「モード」についてのご質問にお答えしましょう。AES256は一種のブロック暗号です。ブロックと呼ばれる32バイトのキーと16バイトの文字列を入力として受け取り、ブロックを出力します。暗号化するために、AES を操作モードで使用します。上記のソリューションは、CBCの使用を提案しています。これは1つの例です。もう1つはCTRと呼ばれ、使用する方が多少簡単です。

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util import Counter
from Crypto import Random

# AES supports multiple key sizes: 16 (AES128), 24 (AES192), or 32 (AES256).
key_bytes = 32

# Takes as input a 32-byte key and an arbitrary-length plaintext and returns a
# pair (iv, ciphtertext). "iv" stands for initialization vector.
def encrypt(key, plaintext):
    assert len(key) == key_bytes

    # Choose a random, 16-byte IV.
    iv = Random.new().read(AES.block_size)

    # Convert the IV to a Python integer.
    iv_int = int(binascii.hexlify(iv), 16) 

    # Create a new Counter object with IV = iv_int.
    ctr = Counter.new(AES.block_size * 8, initial_value=iv_int)

    # Create AES-CTR cipher.
    aes = AES.new(key, AES.MODE_CTR, counter=ctr)

    # Encrypt and return IV and ciphertext.
    ciphertext = aes.encrypt(plaintext)
    return (iv, ciphertext)

# Takes as input a 32-byte key, a 16-byte IV, and a ciphertext, and outputs the
# corresponding plaintext.
def decrypt(key, iv, ciphertext):
    assert len(key) == key_bytes

    # Initialize counter for decryption. iv should be the same as the output of
    # encrypt().
    iv_int = int(iv.encode('hex'), 16) 
    ctr = Counter.new(AES.block_size * 8, initial_value=iv_int)

    # Create AES-CTR cipher.
    aes = AES.new(key, AES.MODE_CTR, counter=ctr)

    # Decrypt and return the plaintext.
    plaintext = aes.decrypt(ciphertext)
    return plaintext

(iv, ciphertext) = encrypt(key, 'hella')
print decrypt(key, iv, ciphertext)

これはしばしばAES-CTRと呼ばれます。PyCryptoでAES-CBCを使用する場合は注意が必要です。その理由は、指定された他のソリューションで例示されているように、パディング方式を指定する必要があるためです。一般的に、パディングについてあまり注意しない場合、暗号化を完全に破る攻撃があります！

ここで、キーはランダムな32バイトの文字列でなければならないことに注意することが重要です。パスワードでは不十分です。通常、キーは次のように生成されます：

# Nominal way to generate a fresh key. This calls the system's random number
# generator (RNG).
key1 = Random.new().read(key_bytes)

キーもパスワードから導出できます：

# It's also possible to derive a key from a password, but it's important that
# the password have high entropy, meaning difficult to predict.
password = "This is a rather weak password."

# For added # security, we add a "salt", which increases the entropy.
#
# In this example, we use the same RNG to produce the salt that we used to
# produce key1.
salt_bytes = 8 
salt = Random.new().read(salt_bytes)

# Stands for "Password-based key derivation function 2"
key2 = PBKDF2(password, salt, key_bytes)

上記のいくつかのソリューションでは、キーの導出にSHA256を使用することを推奨していますが、これは一般的に暗号の不適切な慣行と見なされています。動作モードの詳細については、ウィキペディアを確認してください。

urlsafe_b64encodeとurlsafe_b64decodeを使用したい人のために、私のために働いているバージョンがあります（Unicodeの問題にしばらく時間を費やした後）

BS = 16
key = hashlib.md5(settings.SECRET_KEY).hexdigest()[:BS]
pad = lambda s: s + (BS - len(s) % BS) * chr(BS - len(s) % BS)
unpad = lambda s : s[:-ord(s[len(s)-1:])]

class AESCipher:
    def __init__(self, key):
        self.key = key

    def encrypt(self, raw):
        raw = pad(raw)
        iv = Random.new().read(AES.block_size)
        cipher = AES.new(self.key, AES.MODE_CBC, iv)
        return base64.urlsafe_b64encode(iv + cipher.encrypt(raw)) 

    def decrypt(self, enc):
        enc = base64.urlsafe_b64decode(enc.encode('utf-8'))
        iv = enc[:BS]
        cipher = AES.new(self.key, AES.MODE_CBC, iv)
        return unpad(cipher.decrypt(enc[BS:]))

あなたは、暗号ハッシュ関数（使用して、任意のパスワードの外にパスフレーズを取得することができませ Pythonの組み込みhashSHA-1またはSHA-256など）。Pythonは、標準ライブラリで両方をサポートしています。

import hashlib

hashlib.sha1("this is my awesome password").digest() # => a 20 byte string
hashlib.sha256("another awesome password").digest() # => a 32 byte string

[:16]または[:24]を使用するだけで暗号化ハッシュ値を切り捨てることができ、指定した長さまでセキュリティが保持されます。

刺激を受けたがうまくいかなかった他の答えに感謝します。

それがどのように動作するかを理解しようとしている時間を過ごした後、私は最新で、以下の実装を思い付いたPyCryptodomexのライブラリー（これは私はvirtualenvの...あーで、Windows上で、プロキシの背後にそれを設定するために管理方法をまた別の話である）

に取り組んで実装では、パディング、エンコード、暗号化の手順を書き留めてください（逆も同様です）。順序を考慮して、梱包と開梱を行う必要があります。

base64をインポート
hashlibのインポート
Cryptodome.CipherからインポートAES
Cryptodome.Random import get_random_bytesから

__key__ = hashlib.sha256（b'16文字のキー '）.digest（）

def encrypt（raw）：
    BS = AES.block_size
    パッド=ラムダs：s +（BS-len（s）％BS）* chr（BS-len（s）％BS）

    raw = base64.b64encode（pad（raw）.encode（ 'utf8'））
    iv = get_random_bytes（AES.block_size）
    cipher = AES.new（key = __key__、mode = AES.MODE_CFB、iv = iv）
    base64.b64encode（iv + cipher.encrypt（raw））を返します

def decode（enc）：
    unpad = lambda s：s [：-ord（s [-1：]）]

    enc = base64.b64decode（enc）
    iv = enc [：AES.block_size]
    暗号= AES.new（__ key__、AES.MODE_CFB、iv）
    unpad（base64.b64decode（cipher.decrypt（enc [AES.block_size：]））。decode（ 'utf8'））を返す

他の人のために、@ Cyrilと@Marcusの回答を組み合わせることで私が得た復号化の実装を示します。これは、encryptedTextが引用され、base64でエンコードされたHTTPリクエストを介して受信されることを前提としています。

import base64
import urllib2
from Crypto.Cipher import AES


def decrypt(quotedEncodedEncrypted):
    key = 'SecretKey'

    encodedEncrypted = urllib2.unquote(quotedEncodedEncrypted)

    cipher = AES.new(key)
    decrypted = cipher.decrypt(base64.b64decode(encodedEncrypted))[:16]

    for i in range(1, len(base64.b64decode(encodedEncrypted))/16):
        cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, base64.b64decode(encodedEncrypted)[(i-1)*16:i*16])
        decrypted += cipher.decrypt(base64.b64decode(encodedEncrypted)[i*16:])[:16]

    return decrypted.strip()

これについての別の見方（上記のソリューションから大きく派生）

• パディングにnullを使用します
• ラムダを使用しない（ファンではない）

• Python 2.7および3.6.5でテスト済み

  #!/usr/bin/python2.7
  # you'll have to adjust for your setup, e.g., #!/usr/bin/python3
  
  
  import base64, re
  from Crypto.Cipher import AES
  from Crypto import Random
  from django.conf import settings
  
  class AESCipher:
      """
        Usage:
        aes = AESCipher( settings.SECRET_KEY[:16], 32)
        encryp_msg = aes.encrypt( 'ppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppp' )
        msg = aes.decrypt( encryp_msg )
        print("'{}'".format(msg))
      """
      def __init__(self, key, blk_sz):
          self.key = key
          self.blk_sz = blk_sz
  
      def encrypt( self, raw ):
          if raw is None or len(raw) == 0:
              raise NameError("No value given to encrypt")
          raw = raw + '\0' * (self.blk_sz - len(raw) % self.blk_sz)
          raw = raw.encode('utf-8')
          iv = Random.new().read( AES.block_size )
          cipher = AES.new( self.key.encode('utf-8'), AES.MODE_CBC, iv )
          return base64.b64encode( iv + cipher.encrypt( raw ) ).decode('utf-8')
  
      def decrypt( self, enc ):
          if enc is None or len(enc) == 0:
              raise NameError("No value given to decrypt")
          enc = base64.b64decode(enc)
          iv = enc[:16]
          cipher = AES.new(self.key.encode('utf-8'), AES.MODE_CBC, iv )
          return re.sub(b'\x00*$', b'', cipher.decrypt( enc[16:])).decode('utf-8')

私はCryptoとPyCryptodomexライブラリの両方を使用しましたが、非常に高速です...

import base64
import hashlib
from Cryptodome.Cipher import AES as domeAES
from Cryptodome.Random import get_random_bytes
from Crypto import Random
from Crypto.Cipher import AES as cryptoAES

BLOCK_SIZE = AES.block_size

key = "my_secret_key".encode()
__key__ = hashlib.sha256(key).digest()
print(__key__)

def encrypt(raw):
    BS = cryptoAES.block_size
    pad = lambda s: s + (BS - len(s) % BS) * chr(BS - len(s) % BS)
    raw = base64.b64encode(pad(raw).encode('utf8'))
    iv = get_random_bytes(cryptoAES.block_size)
    cipher = cryptoAES.new(key= __key__, mode= cryptoAES.MODE_CFB,iv= iv)
    a= base64.b64encode(iv + cipher.encrypt(raw))
    IV = Random.new().read(BLOCK_SIZE)
    aes = domeAES.new(__key__, domeAES.MODE_CFB, IV)
    b = base64.b64encode(IV + aes.encrypt(a))
    return b

def decrypt(enc):
    passphrase = __key__
    encrypted = base64.b64decode(enc)
    IV = encrypted[:BLOCK_SIZE]
    aes = domeAES.new(passphrase, domeAES.MODE_CFB, IV)
    enc = aes.decrypt(encrypted[BLOCK_SIZE:])
    unpad = lambda s: s[:-ord(s[-1:])]
    enc = base64.b64decode(enc)
    iv = enc[:cryptoAES.block_size]
    cipher = cryptoAES.new(__key__, cryptoAES.MODE_CFB, iv)
    b=  unpad(base64.b64decode(cipher.decrypt(enc[cryptoAES.block_size:])).decode('utf8'))
    return b

encrypted_data =encrypt("Hi Steven!!!!!")
print(encrypted_data)
print("=======")
decrypted_data = decrypt(encrypted_data)
print(decrypted_data)

少し遅いですが、これはとても役に立ちます。PKCS＃7パディングのような使用スキームについては誰も言及していません。前の関数の代わりにそれを使用して、パディング（暗号化を行う場合）およびアンパディング（復号化を行う場合）を行うことができます。iは以下の完全なソースコードを提供します。

import base64
import hashlib
from Crypto import Random
from Crypto.Cipher import AES
import pkcs7
class Encryption:

    def __init__(self):
        pass

    def Encrypt(self, PlainText, SecurePassword):
        pw_encode = SecurePassword.encode('utf-8')
        text_encode = PlainText.encode('utf-8')

        key = hashlib.sha256(pw_encode).digest()
        iv = Random.new().read(AES.block_size)

        cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
        pad_text = pkcs7.encode(text_encode)
        msg = iv + cipher.encrypt(pad_text)

        EncodeMsg = base64.b64encode(msg)
        return EncodeMsg

    def Decrypt(self, Encrypted, SecurePassword):
        decodbase64 = base64.b64decode(Encrypted.decode("utf-8"))
        pw_encode = SecurePassword.decode('utf-8')

        iv = decodbase64[:AES.block_size]
        key = hashlib.sha256(pw_encode).digest()

        cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
        msg = cipher.decrypt(decodbase64[AES.block_size:])
        pad_text = pkcs7.decode(msg)

        decryptedString = pad_text.decode('utf-8')
        return decryptedString

import StringIO
import binascii


def decode(text, k=16):
    nl = len(text)
    val = int(binascii.hexlify(text[-1]), 16)
    if val > k:
        raise ValueError('Input is not padded or padding is corrupt')

    l = nl - val
    return text[:l]


def encode(text, k=16):
    l = len(text)
    output = StringIO.StringIO()
    val = k - (l % k)
    for _ in xrange(val):
        output.write('%02x' % val)
    return text + binascii.unhexlify(output.getvalue())

https://stackoverflow.com/a/21928790/11402877

互換性のあるutf-8エンコーディング

def _pad(self, s):
    s = s.encode()
    res = s + (self.bs - len(s) % self.bs) * chr(self.bs - len(s) % self.bs).encode()
    return res

from Crypto import Random
from Crypto.Cipher import AES
import base64

BLOCK_SIZE=16
def trans(key):
     return md5.new(key).digest()

def encrypt(message, passphrase):
    passphrase = trans(passphrase)
    IV = Random.new().read(BLOCK_SIZE)
    aes = AES.new(passphrase, AES.MODE_CFB, IV)
    return base64.b64encode(IV + aes.encrypt(message))

def decrypt(encrypted, passphrase):
    passphrase = trans(passphrase)
    encrypted = base64.b64decode(encrypted)
    IV = encrypted[:BLOCK_SIZE]
    aes = AES.new(passphrase, AES.MODE_CFB, IV)
    return aes.decrypt(encrypted[BLOCK_SIZE:])