python面试题：如何实现AES加密解密？

讲点AES加密的事儿，别被“高级加密标准”这四个字唬住了。它虽然听起来像是什么特工片里的密码破译神器，但对我们写Python的程序员来说，用起来其实也没那么玄乎，难的是那些年踩过的坑。

我第一次真正在项目里用AES，是给一个小电商系统做支付接口的签名验证。客户那边要求数据传输要加密，而且不能用HTTP Basic认证这种“祖传方案”，所以我们不得不在每次调用API时都手动加密数据。讲真，搞完那一套之后我只想说，光知道怎么加密是不够的，不知道坑在哪儿，生产环境迟早得炸。

我们先从最基础的说起。AES是一种对称加密方式——所谓对称，就是加密解密用同一把钥匙。有人说这不安全，我不认同。问题不是对称不对称，而是你那把“钥匙”藏得牢不牢。别傻乎乎地把key写进前端代码，或者干脆放明文在Git仓库里……这种操作，迟早要被安全团队请去喝咖啡。

来看这段Python代码，典型的AES CBC模式加解密实现：

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import pad, unpad
import base64
key = b'0123456789abcdef'# 16字节密钥
iv = b'0123456789abcdef'# 16字节IV，别写死在生产环境啊
defaes_encrypt(key, iv, plain_text):
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    padded = pad(plain_text, AES.block_size)
    encrypted = cipher.encrypt(padded)
return base64.b64encode(encrypted).decode()
defaes_decrypt(key, iv, cipher_text_b64):
    encrypted = base64.b64decode(cipher_text_b64)
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    decrypted = unpad(cipher.decrypt(encrypted), AES.block_size)
return decrypted.decode()

你看这个例子，流程很标准：加密前要填充（pad），解密后要去填充（unpad），不然你加出来的数据要么长度不对，要么解出来乱码一地。

CBC模式还有个关键点就是IV（初始化向量）。这货很重要，没设置对，会直接影响加密安全性和解密正确性。很多人上来就写死一个IV，这是新手最容易犯的错——你只要用同一组key和IV加密相同的明文，出来的密文一模一样，这就暴露信息了。实际场景下，IV应该是随机生成的，然后和密文一起传输或存储，比如前16字节就是IV，后面是密文，这样还能兼容各种客户端。

然后就是填充问题。AES规定明文必须是16字节的倍数，如果你输入的不是，就得补全。常用的是PKCS7填充方案，Python 这块用 Crypto.Util.Padding 很方便，但记得用的是哪个，解密时别搞混了。

还有个小细节，Base64编码不是必须的，它只是为了方便传输。你直接把加密后的二进制数据传给前端或者写入数据库，很可能会出乱码甚至引发bug。我在一个老系统里就遇到过，前端拿到后端Base64前的密文硬生生当字符串处理，结果展示出来的是“乌龙面乱码”。

别看只是几行代码，坑还真不少。我那时候踩过一次比较经典的雷——密钥和IV都没问题，但一解密就报错。后来才发现，是填充方式不匹配，后端加密时用了ISO10126，前端解密用了PKCS7，尴尬得很。还有一次，加密前没统一字符编码，一个GBK一个UTF-8，加密内容一看就不是一回事。

至于ECB模式，讲真就别用了。虽然代码上更简单，但安全性几乎为零。它是逐块独立加密的，根本没有任何随机性，同样的输入总是输出同样的结果，在图像加密上尤其明显，能一眼看出原图轮廓。你要是拿这个搞什么身份验证之类的，基本等于裸奔。

当然，安全不是只靠加密算法的。你密钥要是放在硬编码里，那AES256也没用。建议配合环境变量、KMS、HSM这类手段来安全管理密钥。有条件的公司可以考虑配置独立的加解密服务，把这块逻辑抽出去，别每个模块都重复造轮子。

还有一个点必须说清楚，就是库的选择。很多老教程还在用PyCrypto，现在它已经彻底不维护了，应该用它的分支 PyCryptodome。用法基本一样，就是包名变了，记得卸掉旧的重新装：

pip uninstall Crypto
pip install pycryptodome

最后总结一句话：AES虽然是经典算法，但实际用起来远比看起来复杂。光会调用API没用，得理解每一个参数背后的原理，才能在复杂系统中用得稳当。

对了，你们的项目加密方案是怎么设计的？密钥怎么管理的？有没有踩过什么坑？我挺想听听别人的故事……