Go语言中实现MD5-based块加密的考量与现代加密实践

package main

import (
    "crypto/md5"
    "fmt"
)

// simulateMD5BasedCipherBlock 模拟MD5-based的单块加密/解密
// 这是一个高度简化的示例，仅用于说明概念，不应用于实际生产。
func simulateMD5BasedCipherBlock(block, key []byte) ([]byte, error) {
    // 假设PHP的实现是将密钥哈希后作为流密码的一部分
    keyHash := md5.Sum(key)

    // 这里可能需要更复杂的逻辑，例如根据块索引和IV生成不同的哈希流
    // 为了简化，我们只使用一次密钥哈希

    encryptedBlock := make([]byte, len(block))
    for i := 0; i < len(block); i++ {
        // 实际PHP实现可能更复杂，例如循环使用keyHash字节或生成新的哈希
        encryptedBlock[i] = block[i] ^ keyHash[i%len(keyHash)] 
    }
    return encryptedBlock, nil
}

func main() {
    key := []byte("mysecretkey")
    plaintextBlock := []byte("hello world block") // 假设这是一个数据块

    // 注意：实际的MD5-based块加密通常有更复杂的密钥派生和块链模式
    // 此处仅为说明概念

    encryptedBlock, err := simulateMD5BasedCipherBlock(plaintextBlock, key)
    if err != nil {
        fmt.Println("加密失败:", err)
        return
    }
    fmt.Printf("原始块: %s\n", plaintextBlock)
    fmt.Printf("加密块: %x\n", encryptedBlock)

    decryptedBlock, err := simulateMD5BasedCipherBlock(encryptedBlock, key) // MD5-based通常是对称的
    if err != nil {
        fmt.Println("解密失败:", err)
        return
    }
    fmt.Printf("解密块: %s\n", decryptedBlock)
}

package main

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

// EncryptWithAESGCM 使用AES-GCM加密数据
// plaintext: 待加密的原始数据
// key: 32字节的AES-256密钥
// 返回值: 包含Nonce和密文的字节数组，或错误
func EncryptWithAESGCM(plaintext, key []byte) ([]byte, error) {
    // 1. 创建AES块密码
    block, err := aes.NewCipher(key)
    if err != nil {
        return nil, fmt.Errorf("创建AES Cipher失败: %w", err)
    }

    // 2. 使用AES块密码创建GCM模式的AEAD接口
    gcm, err := cipher.NewGCM(block)
    if err != nil {
        return nil, fmt.Errorf("创建GCM失败: %w", err)
    }

    // 3. 生成一个随机的Nonce（Number used once），必须是唯一的且不可重复使用
    // NonceSize()返回GCM模式所需的Nonce长度
    nonce := make([]byte, gcm.NonceSize())
    if _, err = io.ReadFull(rand.Reader, nonce); err != nil {
        return nil, fmt.Errorf("生成Nonce失败: %w", err)
    }

    // 4. 加密数据
    // gcm.Seal(dst, nonce, plaintext, additionalData)
    // dst: 密文的输出缓冲区，如果为nil，则会创建一个新的。
    //      通常将nonce作为dst的前缀，方便传输和解密。
    // additionalData: 附加认证数据，不加密但会认证。
    ciphertext := gcm.Seal(nonce, nonce, plaintext, nil) // Nonce作为密文的一部分前缀
    return ciphertext, nil
}

// DecryptWithAESGCM 使用AES-GCM解密数据
// ciphertext: 包含Nonce和密文的字节数组
// key: 32字节的AES-256密钥
// 返回值: 解密后的原始数据，或错误
func DecryptWithAESGCM(ciphertext, key []byte) ([]byte, error) {
    // 1. 创建AES块密码
    block, err := aes.NewCipher(key)
    if err != nil {
        return nil, fmt.Errorf("创建AES Cipher失败: %w", err)
    }

    // 2. 使用AES块密码创建GCM模式的AEAD接口
    gcm, err := cipher.NewGCM(block)
    if err != nil {
        return nil, fmt.Errorf("创建GCM失败: %w", err)
    }

    // 3. 从密文中提取Nonce
    nonceSize := gcm.NonceSize()
    if len(ciphertext) < nonceSize {
        return nil, fmt.Errorf("密文长度不足Nonce大小")
    }
    nonce, encryptedMessage := ciphertext[:nonceSize], ciphertext[nonceSize:]

    // 4. 解密数据
    // gcm.Open(dst, nonce, ciphertext, additionalData)
    // dst: 解密后的输出缓冲区，如果为nil，则会创建一个新的。
    // additionalData: 附加认证数据，与加密时使用的必须一致。
    plaintext, err := gcm.Open(nil, nonce, encryptedMessage, nil)
    if err != nil {
        return nil, fmt.Errorf("解密或认证失败: %w", err) // GCM解密失败通常意味着数据被篡改或密钥错误
    }
    return plaintext, nil
}

func main() {
    // 生产环境应使用安全的密钥生成和管理方式，例如从密钥管理服务获取。
    // 此处为演示目的，随机生成一个AES-256密钥。
    key := make([]byte, 32) // AES-256密钥长度为32字节
    if _, err := io.ReadFull(rand.Reader, key); err != nil {
        log.Fatalf("生成密钥失败: %v", err)
    }

    message := []byte("这是一条需要加密的私密信息，请确保其机密性和完整性。")
    fmt.Printf("原始信息: %s\n", message)

    // 加密
    encryptedData, err := EncryptWithAESGCM(message, key)
    if err != nil {
        log.Fatalf("加密失败: %v", err)
    }
    fmt.Printf("加密后数据 (包含Nonce): %x\n", encryptedData)

    // 解密
    decryptedData, err := DecryptWithAESGCM(encryptedData, key)
    if err != nil {
        log.Fatalf("解密失败: %v", err)
    }
    fmt.Printf("解密后信息: %s\n", decryptedData)
}