摘要

本文档指定了秘密密钥块加密算法（如DES或Rijndael）的标准API，从而更容易在不同的算法和实现之间进行切换。

引言

加密算法以某种依赖于可变密钥的方式转换其输入数据（称为明文），产生密文。当且仅当知道密钥时，转换才能轻松逆转。密钥是选自某个非常大的可能密钥空间的一串位。加密算法分为两类：块密码和流密码。

块密码加密固定大小（通常为8或16字节长）的多字节输入，并可以在各种反馈模式下运行。本规范支持的反馈模式有

这些模式将按照NIST出版物SP 800-38A [1]中的描述实现。前三种反馈模式的描述也可以在Bruce Schneier的著作《应用密码学》[2]中找到。

（数值4保留给MODE_PGP，这是RFC 2440：“OpenPGP消息格式”中描述的CFB变体。这种模式不被认为足够重要，不值得要求所有块加密密码都必须支持它，尽管支持它是一个不错的额外功能。）

从严格的正式意义上讲，流密码逐位加密数据；实际上，流密码逐字符工作。本PEP仅旨在为块密码指定接口，尽管流密码可以通过将“block_size”固定为1来支持此处描述的接口。反馈模式对于流密码也没有意义，因此唯一合理的反馈模式将是ECB模式。

规范

加密模块可以在本PEP描述的功能、方法和属性之外添加其他功能、方法和属性，但所有本PEP描述的功能都必须存在，模块才能声称符合本PEP。

秘密密钥加密模块应定义一个函数

new(key, mode, [IV], **kwargs)

返回一个加密对象，使用字符串“key”中包含的秘密密钥，并使用反馈模式“mode”，该模式必须是上表中列出的常量之一。

如果“mode”是MODE_CBC或MODE_CFB，“IV”必须提供，并且必须是与块大小相同的字符串。不提供“IV”的值将导致引发ValueError异常。

根据算法，模块可能支持此函数的其他关键字参数。本PEP指定了一些关键字参数，模块可以自由添加其他关键字参数。如果未为给定关键字提供值，则应使用安全的默认值。例如，如果算法的回合数可以在1到16之间选择，并且1回合加密不安全，8回合加密被认为是安全的，则“rounds”的默认值应为8或更多。（模块实现者也可以选择一个非常慢但安全的值，例如此示例中的16。此决定留给实现者。）

下表列出了本PEP定义的关键字参数

计数器反馈模式需要一系列输入块，称为计数器，用于产生输出。当“mode”是MODE_CTR时，必须提供“counter”关键字参数，其值必须是可调用对象，例如函数或方法。对该可调用对象的连续调用必须返回一系列长度为“block_size”且永不重复的字符串。（NIST出版物附录B提供了一种生成此类序列的方法，但这超出了本PEP的范围。）

CFB模式对明文和密文的“segment_size”位长的段进行操作。因此，当使用此模式时，输入和输出字符串的长度必须是“segment_size”位的倍数。“segment_size”必须是介于1和block_size*8（包括两者）之间的整数。（因子8是因为“block_size”以字节而不是位为单位测量）。此参数的默认值应为block_size*8。为了简单起见，允许实现者将“segment_size”限制为8的倍数，但鼓励他们为了通用性支持任意值。

秘密密钥加密模块应定义两个变量

• block_size

  一个整数值；此模块加密的块的大小，以字节为单位测量。对于所有反馈模式，传递给encrypt()和decrypt()的字符串长度必须是块大小的倍数。

• key_size

  一个整数值；此模块所需的密钥大小，以字节为单位测量。如果key_size为None，则算法接受变长密钥。这可能意味着模块接受任何随机长度的密钥，或者有几种不同的可能长度，例如16、24或32字节。不能将长度为0的密钥（即空字符串''）作为变长密钥传递。

密码对象应具有两个属性

• block_size

  一个整数值，等于此对象加密的块的大小。对于具有可变块大小的算法，此值等于为此对象选择的块大小。

• IV

  包含将用于启动密码反馈模式的初始值；它将始终是一个正好一个块长度的字符串。加密或解密字符串后，此值会更新以反映修改后的反馈文本。它是只读的，不能赋新值。

密码对象需要以下方法

• decrypt(string)

  使用对象中依赖于密钥的数据和适当的反馈模式解密“string”。字符串的长度必须是算法块大小的精确倍数，或者在CFB模式下是段大小的精确倍数。返回包含明文的字符串。

• encrypt(string)

  使用对象中依赖于密钥的数据和适当的反馈模式加密非空字符串。字符串的长度必须是算法块大小的精确倍数，或者在CFB模式下是段大小的精确倍数。返回包含密文的字符串。

下面是一个使用名为“DES”的模块的示例

>>> import DES
>>> obj = DES.new('abcdefgh', DES.MODE_ECB)
>>> plaintext = "Guido van Rossum is a space alien."
>>> len(plaintext)
34
>>> obj.encrypt(plaintext)
Traceback (innermost last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
ValueError: Strings for DES must be a multiple of 8 in length
>>> ciphertext = obj.encrypt(plain+'XXXXXX')   # Add padding
>>> ciphertext
'\021,\343Nq\214DY\337T\342pA\372\255\311s\210\363,\300j\330\250\312\347\342I\3215w\03561\303dgb/\006'
>>> obj.decrypt(ciphertext)
'Guido van Rossum is a space alien.XXXXXX'

参考资料

更改

2002-04：删除了对流密码的引用；重新命名PEP；反馈模式常量前缀为MODE_；删除了PGP反馈模式；添加了CTR和OFB反馈模式；澄清了哪里以字节为单位测量数字，哪里以位为单位测量。

2002-09：通过使用“可变长度密钥”而不是“任意长度”澄清了密钥长度的讨论。

致谢

感谢python-crypto列表的读者对本PEP的评论。

版权

本文档已置于公共领域。