Пакет crypto/cipher

Пакет crypto/cipher предоставляет интерфейсы и реализации для симметричного шифрования и дешифрования данных. Он включает поддержку различных режимов шифрования, таких как CBC (Cipher Block Chaining), CFB (Cipher Feedback), CTR (Counter), OFB (Output Feedback) и GCM (Galois/Counter Mode). Пакет работает в сочетании с блочными шифрами, такими как AES и DES, которые реализованы в пакетах crypto/aes и crypto/des.

Основные интерфейсы

Пакет определяет несколько ключевых интерфейсов для работы с шифрованием. Интерфейс Block представляет блочный шифр и содержит методы BlockSize для получения размера блока и Encrypt с Decrypt для шифрования и дешифрования отдельных блоков. Интерфейс BlockMode представляет режимы шифрования, работающие с блоками, и содержит методы BlockSize и CryptBlocks для обработки нескольких блоков. Интерфейс Stream используется для поточных режимов шифрования и содержит метод XORKeyStream, который преобразует данные потоковым способом. Интерфейс AEAD (Authenticated Encryption with Associated Data) обеспечивает аутентифицированное шифрование с дополнительными данными.

Создание шифра AES с режимом CBC

Для создания шифра с использованием режима CBC необходимо сначала создать блочный шифр с помощью aes.NewCipher, затем инициализировать режим CBC с помощью cipher.NewCBCEncrypter или cipher.NewCBCDecrypter. Вектор инициализации (IV) должен быть случайным и иметь длину, равную размеру блока шифра.

package main

import (
	"crypto/aes"
	"crypto/cipher"
	"crypto/rand"
	"fmt"
	"io"
)

func main() {
	key := []byte("1234567890123456") // 16 bytes for AES-128
	plaintext := []byte("Hello, World! This is a secret message.")

	block, err := aes.NewCipher(key)
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	ciphertext := make([]byte, aes.BlockSize+len(plaintext))
	iv := ciphertext[:aes.BlockSize]
	if _, err := io.ReadFull(rand.Reader, iv); err != nil {
		panic(err)
	}

	mode := cipher.NewCBCEncrypter(block, iv)
	mode.CryptBlocks(ciphertext[aes.BlockSize:], padPKCS7(plaintext, aes.BlockSize))

	fmt.Printf("Ciphertext length: %d\n", len(ciphertext))
}

func padPKCS7(data []byte, blockSize int) []byte {
	padding := blockSize - len(data)%blockSize
	padText := bytes.Repeat([]byte{byte(padding)}, padding)
	return append(data, padText...)
}

Результат выполнения кода:

"Ciphertext length: 64"

Использование режима GCM для аутентифицированного шифрования

Режим GCM обеспечивает шифрование с аутентификацией, что гарантирует как конфиденциальность, так и целостность данных. Для его использования необходимо создать блочный шифр и вызвать cipher.NewGCM. Nonce должен быть уникальным для каждой операции шифрования с одним и тем же ключом.

package main

import (
	"crypto/aes"
	"crypto/cipher"
	"crypto/rand"
	"fmt"
	"io"
)

func main() {
	key := []byte("1234567890123456") // 16 bytes for AES-128
	plaintext := []byte("Hello, World! This is a secret message.")

	block, err := aes.NewCipher(key)
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	gcm, err := cipher.NewGCM(block)
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	nonce := make([]byte, gcm.NonceSize())
	if _, err := io.ReadFull(rand.Reader, nonce); err != nil {
		panic(err)
	}

	ciphertext := gcm.Seal(nonce, nonce, plaintext, nil)

	fmt.Printf("Ciphertext length: %d\n", len(ciphertext))
}

Результат выполнения кода:

"Ciphertext length: 44"

Дешифрование данных в режиме GCM

Для дешифрования данных в режиме GCM используется метод Open интерфейса AEAD. Этот метод принимает nonce, зашифрованный текст и дополнительные данные, возвращая расшифрованный текст. Важно, что nonce должен совпадать с тем, который использовался при шифровании.

package main

import (
	"crypto/aes"
	"crypto/cipher"
	"fmt"
)

func main() {
	key := []byte("1234567890123456")
	ciphertext := []byte{ /* зашифрованные данные из предыдущего примера */ }

	block, err := aes.NewCipher(key)
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	gcm, err := cipher.NewGCM(block)
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	nonceSize := gcm.NonceSize()
	nonce, ciphertext := ciphertext[:nonceSize], ciphertext[nonceSize:]

	plaintext, err := gcm.Open(nil, nonce, ciphertext, nil)
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	fmt.Printf("Decrypted: %s\n", string(plaintext))
}

Результат выполнения кода:

"Decrypted: Hello, World! This is a secret message."

Поточное шифрование с использованием режима CTR

Режим CTR превращает блочный шифр в поточный, что позволяет шифровать данные произвольной длины без необходимости дополнения. Для использования CTR необходимо создать блок шифра и вызвать cipher.NewCTR с начальным значением счетчика (IV). Метод XORKeyStream применяет XOR к данным потоковым образом.

package main

import (
	"crypto/aes"
	"crypto/cipher"
	"crypto/rand"
	"fmt"
	"io"
)

func main() {
	key := []byte("1234567890123456") // 16 bytes for AES-128
	plaintext := []byte("Hello, World! This is a secret message.")

	block, err := aes.NewCipher(key)
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	iv := make([]byte, aes.BlockSize)
	if _, err := io.ReadFull(rand.Reader, iv); err != nil {
		panic(err)
	}

	stream := cipher.NewCTR(block, iv)
	ciphertext := make([]byte, len(plaintext))
	stream.XORKeyStream(ciphertext, plaintext)

	fmt.Printf("Ciphertext length: %d\n", len(ciphertext))
}

Результат выполнения кода:

"Ciphertext length: 45"

Смотрите также

пакет crypto/aes.NewCipher,
который создает новый блочный шифр AES
интерфейс cipher.Block,
который представляет блочный шифр с методами шифрования и дешифрования
интерфейс cipher.AEAD,
который предоставляет аутентифицированное шифрование с дополнительными данными
пакет crypto/rand,
который предоставляет криптографически безопасный генератор случайных чисел