雜亂大全05-資安與加密的那些事(3):AES實作與應用(對稱密鑰加密)

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  • 主題:雜亂大全05-資安與加密的那些事(3):AES實作與應用

  • 前言:接續前幾篇，本篇簡介對稱金鑰加密後將講解AES實際應用情形

  • 叮嚀: $ 代表對CMD或terminal(終端機)下指令

tags: php,encrypt,AES

本篇重點:

  1. 簡介對稱金鑰加密、AES
  2. 實作經驗

對稱金鑰加密

白話來說:就是使用同一把鑰匙進行加密與解密，因此會有如何傳遞金鑰的問題

圖解(引用書本:演算法圖鑑):
image

AES簡介

進階加密標準（英語：Advanced Encryption Standard，縮寫：AES），在密碼學中又稱Rijndael加密法，是美國聯邦政府採用的一種區塊加密標準。這個標準用來替代原先的DES，已經被多方分析且廣為全世界所使用。(節錄)

  1. key length（密鑰位數）
  2. key （密鑰）
  3. IV （向量）
  4. mode （加密模式）
  5. padding （填充方式）

實際應用於WebSocket溝通

本次參考與國家地震中心雙方交談時使用的AES加密方式
(均可從網站找到溝通方式)
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以下提供官方範例文件(使用C#):

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using System;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;


class AESEncrypt          
 <summary>         
 加密         
 </summary>         
 <param name="text">欲加密的字串</param>         
 <param name="key">金鑰</param>         
 <returns></returns> 

public static string EncryptAES256(string text, string key) 
try
byte[] md5IV = new MD5CryptoServiceProvider().ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(key));                 
byte[] sha256Key = new SHA256CryptoServiceProvider().ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(key));                 
byte[] byteContent = Encoding.UTF8.GetBytes(text); 
 
RijndaelManaged aes = new RijndaelManaged();
aes.Key = sha256Key;
aes.IV = md5IV;

aes.Mode = CipherMode.CBC;
aes.Padding = PaddingMode.PKCS7; 
ICryptoTransform transform = aes.CreateEncryptor(); 
 
return Convert.ToBase64String(transform.TransformFinalBlock(byteContent, 0, byteContent.Length));

利用上述範例，使用因本專案是使用python
故以下用python進行與官方的websocket溝通

解析整體步驟:

STEP(padding->CBC加密->base64編碼)

  1. key=bytearray(passwd)+text=bytearray(passwd)
  2. RijndaelManaged rijndaelCipher = new
    RijndaelManaged(); (##rijn)
  3. IV=MD5(key)
  4. key=sha256(key)
  5. aes.Mode = CipherMode.CBC;
  6. aes.Padding = PaddingMode.PKCS7;
  7. import base64
    base64.b64encode(bytes(‘your string’, ‘utf-8’))

範例:

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from websocket import create_connection
import json
import simplejson as sjson
from Crypto.Cipher import AES
import hashlib
from pkcs7 import PKCS7Encoder
import base64
import time

def AES_encode( key, ID, PW):
    Pad_ID = PKCS7Encoder().encode(ID)
    Byte_ID = bytes(Pad_ID, 'utf-8')
    Pad_PW = PKCS7Encoder().encode(PW)
    Byte_PW = bytes(Pad_PW, 'utf-8')
    Byte_key = bytes(key, "utf-8")
    MD5key = hashlib.md5(Byte_key).digest()
    SHAkey = hashlib.sha256(Byte_key).digest()

    Encode1 = AES.new(SHAkey, AES.MODE_CBC, MD5key)
    Encode2 = AES.new(SHAkey, AES.MODE_CBC, MD5key)
    AES_ID = Encode1.encrypt(Byte_ID)
    Key_ID = base64.b64encode(AES_ID)
    AES_PW = Encode2.encrypt(Byte_PW)
    Key_PW = base64.b64encode(AES_PW)

    return Key_ID, Key_PW

if _name__=='__main_':
    while True:
        try:
            KeyRequest = {"CMD": "KeyRequest"}
            ws =create_connection("#溝通的URL")
            ws.send(json.dumps(KeyRequest))
            result = ws.recv()
            result=json.loads(result)
            ID = '#帳號'
            PW = '#密碼'
            Key = result['Key']
            Key_result = AES_encode( Key, ID, PW )
            login = {"CMD": "LoginRequest",
                     "ID": Key_result[0],
                     "PW": Key_result[1]
                 }
            ws.send(sjson.dumps(login))
            result = ws.recv()
            #解析回收的資料
            #以下是溝通內容，可以省略
            result = json.loads(result)
            if ( result['MSG'] == "OK"):
                while True:
                    result = ws.recv()
                    #result = json.loads(result)
                    print(ws.recv())
                    time.sleep(1)
        except Exception as e:
            print (e)
            ws.close()
            time.sleep(5)
            print ("Disconnect")

補充:

因為各個語言C#、PHP、Python
在AES參數寫法上有一些不同，所以文件要寫好
確定好在各參數上都能一致
上述寫法是應雙方文件都使用此類參數

小結語:

AES的使用相較簡單且安全，可以選擇來使用

後續:

下篇將介紹對稱金鑰加密，簡介使用RSA建立加密

參考連結

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