使用 Python 和 Pycryptodome 无法从 Input() 加密和解密字符串

Question

我正在尝试创建一个应用程序，该应用程序将根据用户使用的密码生成的密钥来加密和解密数据。我正在使用 Pycryptodome 并收到此错误：

ValueError: Data must be padded to 16 byte boundary in CBC mode

下面是代码

from Crypto.Protocol.KDF import PBKDF2
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import pad, unpad


class SingleEncryption:

    def __init__(self, password):
        self.password = password
        # self.salt = random data
        self.key = PBKDF2(self.password, self.salt, dkLen=32)

    def saveKey(self):

        if input(f"Would you like to save this key ({self.key}) to a file? Y/N ") == "Y":
            file_out = open(input("Where should I save it? "), "wb")
            file_out.write(self.key)
            file_out.close()
        else:
            print(f"Key not saved, the key is {self.key}")

    def encrypt(self, data):
        cipher = AES.new(self.key, AES.MODE_CBC)
        ciphered_data = cipher.encrypt(pad(data, AES.block_size))
        return ciphered_data

    def decrypt(self, cipher_data):
        cipher2 = AES.new(self.key, AES.MODE_CBC,)
        original_data = unpad(cipher2.decrypt(cipher_data), AES.block_size)
        return original_data


if __name__ == "__main__":
    encrypt = SingleEncryption(input("Encryption password? "))
    while True:
        q = input("Encrypt, Decrypt, or Quit? ")
        if q == "Encrypt":
            print(encrypt.encrypt(input("What to encrypt? ").encode()))
        elif q == "Decrypt":
            print(encrypt.decrypt(input("Encrypted data? ").encode()))
        elif q == "Quit":
            break
        else:
            print("Incorrect input, it is case sensitive.")

Answer 1

错误消息Data必须在CBC模式下填充到16字节边界不是由缺失填充引起的（当前代码填充明文！），而是由于I/O问题导致密文损坏（并且不是）在加密期间抛出，但在解密期间抛出）。

密文由应用程序作为字节字符串输出，并用

b''

（或

b""

）标记，除了 ASCII 字符之外，通常还包含

\xNM

形式的转义序列。

如果在解密期间输入此字节字符串，则

\x

不会被解释为转义序列的标记，而是作为输入文本的一部分（就像

b''

一样，如果也应该输入的话）。这会破坏密文，不仅更改其内容，还更改其长度，使其不再对应于 16 字节的倍数，这才是错误消息的实际原因。

问题的一个简单解决方案是二进制到文本的编码，例如十六进制或 Base64，例如：

...
if q == "Encrypt":
    print(encrypt.encrypt(input("What to encrypt? ").encode()).hex())         # hex encode ciphertext
elif q == "Decrypt":
    print(encrypt.decrypt(bytes.fromhex(input("Encrypted data? "))).decode()) # hex decode ciphertext before decryption
...

---

进行此更改后，不再触发错误消息，而是通常显示 Padding is invalid 错误消息。

第二个问题是由于加密和解密使用不同的IV造成的。请记住，使用的 CBC 模式需要 IV。由于加密时没有指定IV，PyCryptodome在加密和解密时会生成随机IV，从而导致错误。

因此，通常的解决方案是持久存储 IV，而不是暂时存储。为此，IV 和密文通常在加密期间连接并在解密期间分开。 IV 的暴露不是安全问题，因为它不是秘密：

...
def encrypt(self, data):
    cipher = AES.new(self.key, AES.MODE_CBC)
    ciphered_data = cipher.encrypt(pad(data, AES.block_size))
    return cipher.iv + ciphered_data # concatenate IV and ciphertext
        
def decrypt(self, cipher_data):
    iv = cipher_data[:16]         # separate IV...
    ciphertext = cipher_data[16:] # ...and ciphertext
    cipher = AES.new(self.key, AES.MODE_CBC, iv) # specify the IV from encryption
    original_data = unpad(cipher.decrypt(ciphertext), AES.block_size)
    return original_data

---

第三个问题可能是由随机盐的处理引起的。当使用随机盐（出于安全原因需要）时，每个

SingleEncryption

都会生成不同的密钥（因为密钥派生发生在

__init__()

中），因此只有使用 same 执行解密才能成功

SingleEncryption

实例作为加密。如果这足以满足要求，那么就可以（尽管使用相同盐的多重加密是一个漏洞）。

但是，如果也可以使用不同

SingleEncryption

实例进行加密和解密，则有必要将随机盐的生成和密钥派生从

__init__()

移动到

encrypt()

，其中盐还必须是与 IV 和密文连接（盐，像 IV 一样，不是秘密的）。
在

decrypt()

中，盐、IV和密文被分离，然后推导出密钥，最后解密密文。