1.AES加密和解密的详细案例

以下是使用Python实现AES加密和解密的详细案例。

1.1. 导入必要的库：

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

1.2. 定义加密和解密类：

class AESCipher:def __init__(self, key):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)).decode('utf-8')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 + (AES.block_size - len(s) % AES.block_size) * chr(AES.block_size - len(s) % AES.block_size)@staticmethoddef _unpad(s):return s[:-ord(s[len(s)-1:])]

1.3. 测试加密和解密：

key = os.urandom(32)  # 生成一个随机的32 bytes的key
cipher = AESCipher(key)plaintext = 'hello world'
encrypted = cipher.encrypt(plaintext)
decrypted = cipher.decrypt(encrypted)print('plaintext: ', plaintext)
print('encrypted: ', encrypted)
print('decrypted: ', decrypted)

输出：

plaintext:  hello world
encrypted:  PAEte9EbH5Ciz3n5xZp6uTqwEqLr6aWM9oE4iUpvcAI=
decrypted:  hello world

加密和解密都正常工作。现在让我们分解定义的类和方法的工作原理。

首先，初始化类时需要提供一个加密使用的key，该key将由密码字符串使用SHA-256哈希生成：

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

接下来定义了加密方法。它使用python的Crypto库中的随机模块生成一个随机向量（iv），这个向量将与密文一起存储。

然后，选择使用CBC模式的AES加密器。在此模式下，每个块都与前一个块一起加密，这使得更难对密文进行访问。

最后，函数使用base64编码对密文进行编码。编码总是必要的，因为原始Bytes加密文本通常只包含ASCII字符，这会导致一些问题（例如，当其用于网络传输或需要在不同计算机上阅读时）。

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)).decode('utf-8')

解密功能符合加密函数。它首先对BASE-64编码的（已加密的）密文进行解码，然后使用相同的IV和密钥重新初始化AES加密器。

解密器执行相反的操作。它除去IV，并尝试从中解密每个块。最后，它还会删除填充。

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')

关于填充和去除填充，这两个功能都值得解释：

def _pad(self, s):return s + (AES.block_size - len(s) % AES.block_size) * chr(AES.block_size - len(s) % AES.block_size)@staticmethod
def _unpad(s):return s[:-ord(s[len(s)-1:])]

这里采用PKCS #7填充模式，是一种常用的填充方案。需要填充的话，就添加ASCII的值相对应的字符直到填充完。
想要解密，就要先获取最后的字符编码值，再通过该值来确定需要移除多少个字符，最后移除这些字符即可。

2.对单个.py文件加密

实现步骤如下：

安装 PyCryptodome 模块，该模块支持 AES 加密算法的实现。可以使用以下命令进行安装：

pip install pycryptodome
编写 py 文件加密脚本，将需要加密的 py 文件进行加密操作。例如：

from Crypto.Cipher import AES
import os# 加密算法，key 为 16、24 或 32 个字符的字符串def encrypt_file(key, in_filename, out_filename=None, chunksize=64 * 1024):if not out_filename:out_filename = in_filename + '.enc'iv = os.urandom(AES.block_size)  # 随机生成密钥encryptor = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)filesize = os.path.getsize(in_filename)with open(in_filename, 'rb') as infile:with open(out_filename, 'wb') as outfile:outfile.write(filesize.to_bytes(8, 'big'))  # 写入文件大小outfile.write(iv)  # 写入密钥向量while True:chunk = infile.read(chunksize)if len(chunk) == 0:breakelif len(chunk) % AES.block_size != 0:chunk += b' ' * (AES.block_size - len(chunk) % AES.block_size)outfile.write(encryptor.encrypt(chunk))

使用方式：encrypt_file(‘mypassword’, ‘mytest.py’)

加密完成后，可以将原始的 py 文件删除，只保留加密后的文件。同时，可以将加密后的文件改名为 .pyc 的后缀，使得 Python 解释器认为该文件是编译后的字节码文件，从而可以正常运行。例如：
```
# 将加密后的 mytest.py.enc 文件重命名为 mytest.pyc
os.rename('mytest.py.enc', 'mytest.pyc')
```

在命令窗口中，可以使用以下命令运行加密后的 .pyc 文件：

python mytest.pyc

注意：必须在加密时将原始文件名存储在加密后的文件中，以便在解密时获取文件名称。另外，解密操作需要使用与加密时相同的密码。可以使用以下解密方法：

from Crypto.Cipher import AES
import os# 解密算法，key 为 16、24 或 32 个字符的字符串
def decrypt_file(key, in_filename, out_filename=None, chunksize=64 * 1024):if not out_filename:out_filename = os.path.splitext(in_filename)[0]with open(in_filename, 'rb') as infile:orig_size = int.from_bytes(infile.read(8), 'big')iv = infile.read(AES.block_size)decryptor = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)with open(out_filename, 'wb') as outfile:while True:chunk = infile.read(chunksize)if len(chunk) == 0:breakoutfile.write(decryptor.decrypt(chunk))outfile.truncate(orig_size)# 使用方式：decrypt_file('mypassword', 'mytest.pyc.enc')

解密后，将得到原始的 py 文件（如果加密前的文件名为 mytest.py，则解密后的文件名为 mytest.py）。

如果以上步骤不是很容易理解，可以考虑使用第三方加密工具，如 pyarmor 或 cython 等，这些工具可以使用更高级的加密方式，同时提供更方便的使用接口。例如，使用 pyarmor 可以直接使用以下命令对 mytest.py 文件进行加密：