使用Go语言实现CTR模式加解密

package main

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

// generateIV 生成一个指定字节长度的初始化向量（IV）。
// IV必须是随机且唯一的，其长度应与分组密码的块大小相同。
func generateIV(blockSize int) ([]byte, error) {
    iv := make([]byte, blockSize)
    if _, err := io.ReadFull(rand.Reader, iv); err != nil {
        return nil, fmt.Errorf("生成IV失败: %w", err)
    }
    return iv, nil
}

// encrypt 使用CTR模式加密数据。
// 它会自动生成IV并将其前置到密文数据中返回。
func encrypt(block cipher.Block, plaintext []byte) ([]byte, error) {
    // 1. 生成初始化向量（IV）
    iv, err := generateIV(block.BlockSize())
    if err != nil {
        return nil, err
    }

    // 2. 创建CTR模式加密流
    stream := cipher.NewCTR(block, iv)

    // 3. 对明文进行XOR操作以加密
    // 注意：XORKeyStream会原地修改第一个参数（dst）。
    // 如果dst和src相同，则src会被修改。
    // 这里我们创建一个与明文相同长度的缓冲区来存储密文，或者直接修改明文副本。
    ciphertext := make([]byte, len(plaintext))
    stream.XORKeyStream(ciphertext, plaintext)

    // 4. 将IV前置到密文数据中返回
    return append(iv, ciphertext...), nil
}

// decrypt 使用CTR模式解密数据。
// 假定加密数据的前`block.BlockSize()`字节是IV。
func decrypt(block cipher.Block, encryptedData []byte) ([]byte, error) {
    // 1. 检查加密数据长度，确保包含IV和至少一部分密文
    if len(encryptedData) < block.BlockSize() {
        return nil, fmt.Errorf("加密数据长度不足，无法提取IV")
    }

    // 2. 提取IV和密文
    iv := encryptedData[:block.BlockSize()]
    ciphertext := encryptedData[block.BlockSize():]

    // 3. 创建CTR模式解密流
    stream := cipher.NewCTR(block, iv)

    // 4. 对密文进行XOR操作以解密
    // XORKeyStream对于加密和解密是相同的操作，因为它是一个对称的XOR操作。
    plaintext := make([]byte, len(ciphertext))
    stream.XORKeyStream(plaintext, ciphertext)

    return plaintext, nil
}

func main() {
    // 定义一个16字节（AES-128）的密钥
    key := []byte("1234567890123456") // 16, 24, or 32 bytes for AES-128, AES-192, or AES-256

    // 创建AES分组密码实例
    block, err := aes.NewCipher(key)
    if err != nil {
        log.Fatalf("创建AES Cipher失败: %v", err)
    }

    originalValue := "foobarbaz"
    fmt.Printf("原始明文: %s\n", originalValue)

    // 加密数据
    encryptedBytes, err := encrypt(block, []byte(originalValue))
    if err != nil {
        log.Fatalf("加密失败: %v", err)
    }
    fmt.Printf("加密后的数据（包含IV）长度: %d 字节\n", len(encryptedBytes))
    // fmt.Printf("加密后的数据（十六进制）: %x\n", encryptedBytes) // 可以打印查看

    // 解密数据
    decryptedBytes, err := decrypt(block, encryptedBytes)
    if err != nil {
        log.Fatalf("解密失败: %v", err)
    }

    decryptedValue := string(decryptedBytes)
    fmt.Printf("解密后的明文: %s\n", decryptedValue)

    // 验证解密结果
    if originalValue == decryptedValue {
        fmt.Println("加解密成功！")
    } else {
        fmt.Println("加解密失败！")
    }
}