golang实现aes-cbc-256加密解密过程记录

Posted 2021-01-15 hlxs

我为什么吃撑了要实现go的aes-cbc-256加密解密功能？

之前的项目是用php实现的，现在准备用go重构，需要用到这个功能，这么常用的功能上网一搜一大把现成例子，于是基于go现有api分分钟实现一对加密解密函数，你想得没错，一跑就失败，好了不废话了，go的aes-cbc实现由两个限制

1：面临两个问题

1：go秘钥长度必须是16/24/32

go源码如下，我们的秘钥长度是29，不符合啊

// NewCipher creates and returns a new cipher.Block. // The key argument should be the AES key, // either 16, 24, or 32 bytes to select // AES-128, AES-192, or AES-256. func NewCipher(key []byte) (cipher.Block, error) {    k := len(key)    switch k {    default:       return nil, KeySizeError(k)    case 16, 24, 32:       break    }    return newCipher(key) }

2：go根本不支持256位的aes-cbc加密解密

好脾气的我再次贴一下go的相关源码，赫然写着const BlockSize = 16，还他妈是个常量，也就是说go一次只能加密16*8=128位，我的php256位怎么迁移

const BlockSize = 16  //你一眼就看到这么帅的我   type aesCipherAsm struct {    aesCipher }   var useAsm = cipherhw.AESGCMSupport()   func newCipher(key []byte) (cipher.Block, error) {    if !useAsm {       return newCipherGeneric(key)    }    n := len(key) + 28    c := aesCipherAsm{aesCipher{make([]uint32, n), make([]uint32, n)}}    rounds := 10    switch len(key) {    case 128 / 8:       rounds = 10    case 192 / 8:       rounds = 12    case 256 / 8:       rounds = 14    }    expandKeyAsm(rounds, &key[0], &c.enc[0], &c.dec[0])    if hasGCMAsm() {       return &aesCipherGCM{c}, nil    }      return &c, nil }   func (c *aesCipherAsm) BlockSize() int { return BlockSize }   func (c *aesCipherAsm) Encrypt(dst, src []byte) {    if len(src) < BlockSize {       panic("crypto/aes: input not full block")    }    if len(dst) < BlockSize {       panic("crypto/aes: output not full block")    }    encryptBlockAsm(len(c.enc)/4-1, &c.enc[0], &dst[0], &src[0]) }   func (c *aesCipherAsm) Decrypt(dst, src []byte) {    if len(src) < BlockSize {       panic("crypto/aes: input not full block")    }    if len(dst) < BlockSize {       panic("crypto/aes: output not full block")    }    decryptBlockAsm(len(c.dec)/4-1, &c.dec[0], &dst[0], &src[0]) }

2：哥开始思考了

问题一个个击破，想办法看能不能绕过去，由于是在NewCipher的时候对必要长度做了限制，我自己new不就行了，一看傻眼了，只有接口是public，实现对象都是private的，要想实例化对象只能通过NewCipher，绕不过去啊，大不了我把你的源码拷出来，自己在改改，再次冲进go源码，并复制了出来，给个位看看先

//加密实现 TEXT ·encryptBlockAsm(SB),NOSPLIT,$0     MOVQ nr+0(FP), CX     666... Lenc256:     MOVUPS 0(AX), X1     666... Lenc196:     MOVUPS 0(AX), X1     666... Lenc128:     MOVUPS 0(AX), X1     666..     RET   //解密实现 // func decryptBlockAsm(nr int, xk *uint32, dst, src *byte) TEXT ·decryptBlockAsm(SB),NOSPLIT,$0     MOVQ nr+0(FP), CX     666... Ldec256:     MOVUPS 0(AX), X1     666... Ldec196:     MOVUPS 0(AX), X1     666... Ldec128:     MOVUPS 0(AX), X1     666...     RET   //通过key和iv初始化加密解密所需的数据结构 // func expandKeyAsm(nr int, key *byte, enc, dec *uint32) { // Note that round keys are stored in uint128 format, not uint32 TEXT ·expandKeyAsm(SB),NOSPLIT,$0     MOVQ nr+0(FP), CX     JE Lexp_enc196   //完全不知道是两个什么鬼命令     JB Lexp_enc128   //同上，所以说是两个鬼命令 Lexp_enc256:     MOVUPS 16(AX), X2     666...

首长：同志们，跟我一起喊：源码在手，天下我有，666...

小弟：大哥，这源码好像有点不对劲啊

我去：汇编，强做镇静，先找一下相关资料，好久没研究汇编的我，再次研究起了汇编，找了一些资料：https://juejin.im/entry/5a39d646f265da431a435476，资料不错就是看不懂

把部分代码拷出来，试着改了一下汇编代码，运行了一下，没成功

其实go也有非汇编实现的go代码，但每次也是加密16字节，不符合要求，我要每次处理32字节的源码，之后还尝试过把NewCipher出的对象包一层，让BlockSize()返回32，自然也是不行

第一阶段以失败告终

3：想用go调PHP

人有多大胆，go调毛PHP啊，上网一搜还真有这么一位大胆的大神，实现了go调PHP：https://github.com/deuill/go-php，小弟我感觉像是找到宝了，搞过来一跑，你还别说真成功了，当我看到go调PHP输出hello world得那一刻，泪牛满面，方案就这么定了：go调php实现aes-cbc-256加密解密

以上成功只是幻想，其实是go调c成功了，并不兴奋，调php并没有，满电脑没找到libphp.so，原来在编译php的时候没有生成这个lib库，go调php就是想把php实现编译到你的程序中让你调用，于是又开始找资料，找到这个：https://github.com/taowen/go-php，好熟悉的名字，这是我们公司的大神陶师傅啊，郑重声明：大神可是带我做过项目的。于是厚着脸皮向大神请教，大神说不建议用go调PHP，这条路不太靠谱，建议直接rpc调用，当我告诉大神我的需求和go的现状时，大神建议：把代码从标准库拷出来，两边对照着调试，你是大神还是我是大神，让我用go把c的aes-cbc-256从新实现，我怎么可能做得到！当然你是大神，我照做

4：golang实现aes-cbc-256加密解密正式开始

第一步看PHP源码。按照入口一步步看下去，主要是以下几个函数

mcrypt_module_open mcrypt_generic_init mcrypt_generic mdecrypt_generic

实现都在PHP的扩展模块mcrypt中，这个模块也是只是对另一标准库的封装，地址：https://sourceforge.net/projects/mcrypt/files/Libmcrypt/，于是把代码下下来看，代码还挺多，由于我只需要实现aes-cbc-256，其他的直接略过，最终发现我只需要关注两个文件：modules/algorithms/rijndael-256.c，modules/modes/cbc.c，各位观众有没有发现这个标准库的命名很给力，几遍下来发现并不复杂，总共代码不到600+行，于是将代码复制过来，开始将c语言翻译成go语言，很是小心翼翼，一回儿的功夫就翻译完了（其实用了两个多小时），翻译很快那是相对debug阶段来说的，一加密发现不对，也不知道错在哪，代码都快看吐了，都没发现问题，于是只好按照大神说的两边对比调试，c语言已经两年多没搞了，于是安装了Clion，简单研究了一下，由于之前是搞windows的，mac上也没搞过，还好挺好用，开始也是编译不过，于是简单复习了一下c语言，最后终于跑通了，由于libmcrypt的实现到处都是指针，很多数据都看不到，只能打印出来看，后来发现，秘钥长度搞错了，我是传的32，其实秘钥长度是这么计算的

//获取加密key长度 func getKeySize(size int) int {    for _, val := range keySizes {       if size <= val {          return val       }    }    return BLOCK_SIZE }

搞了好久终于解决了加密问题，我那个喜啊（听不懂就当是方言吧），真的特别有成就感，然后就开始搞解密，发现不对，又是半天找不到原因，在这个过程中又找了一个库：https://github.com/mfpierre/go-mcrypt，这个库实现了go的各种加密解密，其实只是对c标准库mcrypt的封装，考虑到线上环境不一定有，或是环境不一样，就没考虑这个库，我他妈裤子都脱了（实现了一半加密），你让我放弃。还有这个库干嘛要对秘钥长度进行限制，标准库本身没有任何限制好不好。

5：含着泪也要解决问题

实现完加密的时候，我就向大神吹牛说，我已经实现，现在解密没解决，怎么办？

又是一阵看代码，没发现任何问题，只好使出终极杀手锏：单步对比调试，其实之前已经发现static word32 rtable[256];初始化不对了，为什么加密能成解密就不行，这个变量还真是只在解密用到，同步对比调试终于发现了问题，一个go语言不同于c语言的问题，且看下面这个函数：

//c语言实现 static byte bmul(byte x, byte y) {            if (x && y)       return ptab[(ltab[x] + ltab[y]) % 255];    else       return 0; } bmul(200,200) == 145   //go语言实现 func bmul(x, y byte) byte {    if x > 0 && y > 0 {       return ptab[(ltab[x]+ltab[y])%255]    }    return 0 } bmul(200,200) == 144

朋友们啊，看到区别没有，前面说了，我是把c语言直接翻译成go语言的，但是c语言和go语言不一样啊，两个完全一样的函数，竟然不一样，c语言400%255=145好理解，go怎么就变成144了呢，200+200=144，我们来看看400的二进制表示110010000，去掉最前面的1，就是010010000，刚好144，也就是说c语言byte超过了255根本没关系，而go超过了255就给截断了，说好的互联网时代的c语言呢！

6：最后厚颜无耻的挂到了github.com

https://github.com/chentaihan/aesCbc