如何将 rijndaelManaged 函数从 C# 重写为 Go？

Question

我可能只是犯了一个我看不到的小错误。也许其他人在看这个可以弄清楚我做错了什么。

这是C# 中的函数，我试图在Go 中重写，目标是在调用函数时输出相同的值。

public static string NewEncrypt(string Input)
{
    RijndaelManaged rijndaelManaged = new RijndaelManaged();
    rijndaelManaged.KeySize = 256;
    rijndaelManaged.BlockSize = 256;
    rijndaelManaged.Padding = PaddingMode.PKCS7;
    rijndaelManaged.Key = Convert.FromBase64String(Convert.ToBase64String(Encoding.UTF8.GetBytes("095fc90fe8b18e8f243e4b07a9c0d170")));
    rijndaelManaged.IV = Convert.FromBase64String(Convert.ToBase64String(Encoding.UTF8.GetBytes("8bef55a546d27958ead1fdddba4d36ea")));
    ICryptoTransform transform = rijndaelManaged.CreateEncryptor(rijndaelManaged.Key, rijndaelManaged.IV);
    byte[] myArray = null;
    using (MemoryStream memoryStream = new MemoryStream())
    {
        using (CryptoStream cryptoStream = new CryptoStream(memoryStream, transform, CryptoStreamMode.Write))
        {
            byte[] bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(Input);
            cryptoStream.Write(bytes, 0, bytes.Length);
        }
        myArray = memoryStream.ToArray();
    }
    return Convert.ToBase64String(myArray);
}

您可以使用以下方式调用它：

NewEncrypt("{\"randJsonList\":[ \"abc\" ], \"name\":\"baron\", \"support\":\"king\"}")

我们有这个返回输出（myArray）：

DdSUyoYRYW/zDNSVaA1JZ39WqJt06qp0FiJUlCW5BbZWEt41GzsmtgVnGZuHigZNs7qKhI+kHAKMXL8EPnK1vg==

现在我的 Go 实现（我试图利用 GitHub 资源：https://gist.github.com/huyinghuan/7bf174017bf54efb91ece04a48589b22）：

您可能会注意到的第一件事是，我不知道在哪里可以使用全局 IV 变量，每次运行此代码时，您都会看到不同的输出。我想输出与 C# 相同的结果，除非输入字符串被修改

package main

import (
    "bytes"
    "crypto/aes"
    "crypto/cipher"
    "crypto/rand"
    "encoding/base64"
    "errors"
    "fmt"
    "io"
)

var KEY = []byte("095fc90fe8b18e8f243e4b07a9c0d170")
var IV = []byte("8bef55a546d27958ead1fdddba4d36ea")

func encrypt(myInput string) []byte {
    plaintext := []byte(myInput)

    // Create the AES cipher
    block, err := aes.NewCipher(KEY)
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    plaintext, _ = pkcs7Pad(plaintext, block.BlockSize())
    // The IV needs to be unique, but not secure. Therefore it's common to
    // include it at the beginning of the ciphertext.
    ciphertext := make([]byte, aes.BlockSize+len(plaintext))
    iv := ciphertext[:aes.BlockSize]
    if _, err := io.ReadFull(rand.Reader, iv); err != nil {
        panic(err)
    }
    bm := cipher.NewCBCEncrypter(block, iv)
    bm.CryptBlocks(ciphertext[aes.BlockSize:], plaintext)
    //stream := cipher.NewCFBEncrypter(block, iv)
    //stream.XORKeyStream(ciphertext[aes.BlockSize:], plaintext)

    return ciphertext
}

// pkcs7Pad right-pads the given byte slice with 1 to n bytes, where
// n is the block size. The size of the result is x times n, where x
// is at least 1.
func pkcs7Pad(b []byte, blocksize int) ([]byte, error) {
    if blocksize <= 0 {
        return nil, errors.New("invalid blocksize")
    }
    if b == nil || len(b) == 0 {
        return nil, errors.New("invalid PKCS7 data (empty or not padded)")
    }
    n := blocksize - (len(b) % blocksize)
    pb := make([]byte, len(b)+n)
    copy(pb, b)
    copy(pb[len(b):], bytes.Repeat([]byte{byte(n)}, n))
    return pb, nil
}

func main() {
    plainText := "{\"randJsonList\":[ \"abc\" ], \"name\":\"baron\", \"support\":\"king\"}"
    x := encrypt(plainText)

    outputString := base64.StdEncoding.EncodeToString(x)
    fmt.Println(outputString)
}

示例输出（与 C# 不同）：

PS D:\Software\Git\repositories\tet> go run .\main.go
N+hm5TItq367eXAz+WbtKXhhhMAy4woEKSngTf6rGUt8GZce7LsUxaqNtheceGDZ2dK8Bx187x87NeRPC1UQ6lUokjy7t1MLU8NcCtjODCM=

PS D:\Software\Git\repositories\tet> go run .\main.go
OT/CngTVs2O4BR4czjvR3MLVPoKFH2dUtW8LsIDUgLXfikJrRKsvKGaf0JFe39Cwf1/00HP7mvmCure7+IO+vupzAtdLX6nTQt1KZGsNp4o=

PS D:\Software\Git\repositories\tet> go run .\main.go
yDRHxWTvjX4HnSW8jbao+0Mhf77zgRj9tKXA3MNtAoF1I3bRou5Sv4Ds+r0HRuiA7NkoBR57m4aCYcU6quYzQA3R0GCGB8TGUfrWS5PvMNU=

Answer 1

C# 代码使用块大小为 256 位的 Rijndael（请参阅 cmets）、静态 IV（请参阅 cmets）并仅返回密文（即没有前置 IV）。
Go 代码应用 AES，根据定义，块大小为 128 位，随机生成的 IV（代码中的静态 IV 被忽略）并返回 IV 和密文的串联。

AES 是 Rijndael 的一个子集。 Rijndael 以 32 位步长定义了 128 和 256 位之间的不同块大小和密钥大小，请参阅here。对于 AES，仅定义了 128 位的块大小和 128、192 和 256 位的密钥大小。请注意，标准是 AES 而不是 Rijndael，因此 AES 应该优于 Rijndael（许多库甚至没有实现 Rijndael，而是使用 AES）。

静态 IV 是不安全的。出于安全原因，密钥/IV 对不得重复。因此，一般来说，使用固定密钥，每次加密都会生成一个随机IV。 IV 不是秘密的，它与密文一起传递到解密端，通常以 IV|ciphertext 的顺序连接。

因此，当前的 Go 代码是一种安全实现（更安全的是经过身份验证的加密，例如通过 GCM），而 C# 代码则不是。因此，将 C# 代码修改为在功能上与 Go 代码等效会更有意义。
但是，由于 C# 代码似乎是参考，因此需要在 Go 代码中进行以下更改以使其在功能上与 C# 代码相同：

• 必须应用 Rijndael 而不是 AES。在以下示例中，使用了pkg.go.dev/github.com/azihsoyn/rijndael256。为此，请导入"github.com/azihsoyn/rijndael256" 并将aes 正式替换为rijndael256。您当然可以应用其他实现。
• 要应用静态 IV：bm := cipher.NewCBCEncrypter(block, IV)。 iv 及其填充将与关联的导入一起删除。
• enecrypt()-方法中仅返回密文：return ciphertext[rijndael256.BlockSize:]。

以下 Go 代码给出了 C# 代码的结果：

package main

import (
    "bytes"
    "github.com/azihsoyn/rijndael256"
    "crypto/cipher"
    "encoding/base64"
    "errors"
    "fmt"
)

var KEY = []byte("095fc90fe8b18e8f243e4b07a9c0d170")
var IV = []byte("8bef55a546d27958ead1fdddba4d36ea")

func encrypt(myInput string) []byte {
    plaintext := []byte(myInput)

    // Create the AES cipher
    block, err := rijndael256.NewCipher(KEY)
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    plaintext, _ = pkcs7Pad(plaintext, block.BlockSize())
    // The IV needs to be unique, but not secure. Therefore it's common to
    // include it at the beginning of the ciphertext.
    ciphertext := make([]byte, rijndael256.BlockSize+len(plaintext))
    bm := cipher.NewCBCEncrypter(block, IV)
    bm.CryptBlocks(ciphertext[rijndael256.BlockSize:], plaintext)

    return ciphertext[rijndael256.BlockSize:]
}

// pkcs7Pad right-pads the given byte slice with 1 to n bytes, where
// n is the block size. The size of the result is x times n, where x
// is at least 1.
func pkcs7Pad(b []byte, blocksize int) ([]byte, error) {
    if blocksize <= 0 {
        return nil, errors.New("invalid blocksize")
    }
    if b == nil || len(b) == 0 {
        return nil, errors.New("invalid PKCS7 data (empty or not padded)")
    }
    n := blocksize - (len(b) % blocksize)
    pb := make([]byte, len(b)+n)
    copy(pb, b)
    copy(pb[len(b):], bytes.Repeat([]byte{byte(n)}, n))
    return pb, nil
}

func main() {
    plainText := "{\"randJsonList\":[ \"abc\" ], \"name\":\"baron\", \"support\":\"king\"}"
    x := encrypt(plainText)

    outputString := base64.StdEncoding.EncodeToString(x)
    fmt.Println(outputString)
}

输出：

DdSUyoYRYW/zDNSVaA1JZ39WqJt06qp0FiJUlCW5BbZWEt41GzsmtgVnGZuHigZNs7qKhI+kHAKMXL8EPnK1vg==

等同于 C# 代码。