Python PyCrypto使用AES加密/解密文本文件

Question

我已经拥有一个可工作的程序，但唯一不工作的是我的decrypt_file()函数。我仍然可以从文件中复制加密文本并将其放入我的decrypt()函数中使其工作，但当我尝试使用我的应该很方便的decrypt_file()函数时，它会抛出一个错误。 现在我99.999%确定我的encrypt()和decrypt()函数没有问题，但是当我读取和编码文本文件时，字节和字符串转换存在问题，导致出现错误； 我只是找不到错误所在。请帮忙！

我的程序：

from Crypto import Random
from Crypto.Cipher import AES

def encrypt(message, key=None, key_size=256):
    def pad(s):
        x = AES.block_size - len(s) % AES.block_size
        return s + ((bytes([x])) * x)

    padded_message = pad(message)

    if key is None:
        key = Random.new().read(key_size // 8)

    iv = Random.new().read(AES.block_size)
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)

    return iv + cipher.encrypt(padded_message)

def decrypt(ciphertext, key):
    unpad = lambda s: s[:-s[-1]]
    iv = ciphertext[:AES.block_size]
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    plaintext = unpad(cipher.decrypt(ciphertext))[AES.block_size:]

    return plaintext

def encrypt_file(file_name, key):
    f = open(file_name, 'r')
    plaintext = f.read()
    plaintext = plaintext.encode('utf-8')
    enc = encrypt(plaintext, key)
    f.close()
    f = open(file_name, 'w')
    f.write(str(enc))
    f.close()

def decrypt_file(file_name, key):
    def pad(s):
        x = AES.block_size - len(s) % AES.block_size
        return s + ((str(bytes([x]))) * x)

    f = open(file_name, 'r')
    plaintext = f.read()
    x = AES.block_size - len(plaintext) % AES.block_size
    plaintext += ((bytes([x]))) * x
    dec = decrypt(plaintext, key)
    f.close()
    f = open(file_name, 'w')
    f.write(str(dec))
    f.close()



key = b'\xbf\xc0\x85)\x10nc\x94\x02)j\xdf\xcb\xc4\x94\x9d(\x9e[EX\xc8\xd5\xbfI{\xa2$\x05(\xd5\x18'

encrypt_file('to_enc.txt', key)

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我加密的文本文件：

b';c\xb0\xe6Wv5!\xa3\xdd\xf0\xb1\xfd2\x90B\x10\xdf\x00\x82\x83\x9d\xbc2\x91\xa7i M\x13\xdc\xa7'

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我在尝试使用decrypt_file时出现了错误：

    Traceback (most recent call last):
  File "C:\Python33\testing\test\crypto.py", line 56, in <module>
    decrypt_file('to_enc.txt', key)
  File "C:\Python33\testing\test\crypto.py", line 45, in decrypt_file
    plaintext += ((bytes([x]))) * x
TypeError: Can't convert 'bytes' object to str implicitly
[Finished in 1.5s]

当我将第45行替换为：plaintext += ((str(bytes([x])))) * x，我收到以下错误信息：

Traceback (most recent call last):
  File "C:\Python33\testing\test\crypto.py", line 56, in <module>
    decrypt_file('to_enc.txt', key)
  File "C:\Python33\testing\test\crypto.py", line 46, in decrypt_file
    dec = decrypt(plaintext, key)
  File "C:\Python33\testing\test\crypto.py", line 23, in decrypt
    plaintext = unpad(cipher.decrypt(ciphertext))[AES.block_size:]
  File "C:\Python33\lib\site-packages\Crypto\Cipher\blockalgo.py", line 295, in decrypt
    return self._cipher.decrypt(ciphertext)
ValueError: Input strings must be a multiple of 16 in length
[Finished in 1.4s with exit code 1]

- Zach King

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它是bytes对象。这是一个内置类型。程序中没有定义它，所以使用了内置对象。我认为你指的是plaintext。 - Keith

那么你是说问题在第46行吗？抱歉，我有点累了，思维不太清晰。 - Zach King

堆栈跟踪中明确指出了代码所在的行数和代码内容。 - Keith

抱歉，第45和46行是我自己调试时添加的内容，所以我将其删除并用实际错误替换了该错误。 - Zach King

好的，我还添加了另一个重要的错误，当我尝试修复字节时会出现，除非我的“修复”是不正确的。 - Zach King

Answer 1

我仔细查看了你的代码，发现存在几个问题。首先，加密功能只能用于字节而非文本。因此最好将数据保留为字节字符串。这可以通过在模式中放置“b”字符来实现。这样就可以摆脱你试图进行的所有编码和字节转换。

我重新编写了整个代码，并使用了更新的 Python 成语。以下是它。

#!/usr/bin/python3

from Crypto import Random
from Crypto.Cipher import AES

def pad(s):
    return s + b"\0" * (AES.block_size - len(s) % AES.block_size)

def encrypt(message, key, key_size=256):
    message = pad(message)
    iv = Random.new().read(AES.block_size)
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    return iv + cipher.encrypt(message)

def decrypt(ciphertext, key):
    iv = ciphertext[:AES.block_size]
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    plaintext = cipher.decrypt(ciphertext[AES.block_size:])
    return plaintext.rstrip(b"\0")

def encrypt_file(file_name, key):
    with open(file_name, 'rb') as fo:
        plaintext = fo.read()
    enc = encrypt(plaintext, key)
    with open(file_name + ".enc", 'wb') as fo:
        fo.write(enc)

def decrypt_file(file_name, key):
    with open(file_name, 'rb') as fo:
        ciphertext = fo.read()
    dec = decrypt(ciphertext, key)
    with open(file_name[:-4], 'wb') as fo:
        fo.write(dec)


key = b'\xbf\xc0\x85)\x10nc\x94\x02)j\xdf\xcb\xc4\x94\x9d(\x9e[EX\xc8\xd5\xbfI{\xa2$\x05(\xd5\x18'

encrypt_file('to_enc.txt', key)
#decrypt_file('to_enc.txt.enc', key)

- Keith

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太棒了！谢谢Keith。我知道我的代码相当混乱，但我一直在拼凑其他人的工作部分并尝试制作自己的--但都没有成功。不过这个完美地运行了！我会仔细检查代码并加上注释，这样我就不会忘记它是如何工作的。 - Zach King

你尝试过使用.docx或任何除.txt文件以外的文件吗？ - Quan

我对decrypt函数中的plaintext.rstrip(b"\0")持怀疑态度。如果明文以空字节结尾会怎样？如果我使用这段代码加密一个文件，解密后文件不会出现损坏的风险吗？ - Aran-Fey

@keith 有没有办法让文件的解密更快？我需要加密和解密MP3文件。 - yajant b

@Keith，您能否详细说明一下？附上代码示例会更有帮助。 - yajant b

Answer 2

在Python 3中（显然您正在使用），您打开的文件的默认模式是文本而不是二进制模式。当您从文件中读取时，得到的是字符串而不是字节数组。这与加密不符。

在您的代码中，您应该替换：

open(file_name, 'r')

使用：

open(file_name, 'rb')

当您打开文件进行写入时，同样需要进行相应的操作。这时，您可以消除所有将字符串转换为二进制或反之的情况。

例如，以下内容可以被删除：

plaintext = plaintext.encode('utf-8')

- SquareRootOfTwentyThree

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好的，我尝试了一下；我分别用rb和wb替换了所有的open()模式，现在出现了这个问题：encrypt_file函数可以正常工作，但是当我尝试使用decrypt_file()时，它运行得很好，但是当我打开文件时，文件是空的...对不起，您能否提供编辑内容，以防我错过了什么，比如第x行：，第y行：等。我真的很新手，对于使用字节和加密来说，这一切都有点令人困惑——是的，那是一个双关语...哈哈 - Zach King