在一个中型以上的项目中, 我们一般会在项目工程中开辟一个pkg文件夹用来存放一些基础工具接口,比如:数据库、中间件、加解密算法、基础协议等等。在这篇文章中, 我主要分享一下在基于Go语言的项目中, 加解密算法中如何封装一个通用的加解密接口, 并以使用比较广泛的AES加解密算法实现为基础进行讲解, 最后模拟客户端分别演示调用AES的加密接口和解密接口。
在一个正规项目中, 我们要封装的文件主要添加在算法文件夹下, 目录结构规划如下:
pkg | ---- algorithm | ---- base.go // 基础接口函数定义 | ---- aes.go // aes加解密算法接口 | ---- aes_test.go // aes加解密算法接口函数测试我在名为"algorithm"文件夹下新建了三个文件, 其中base.go为基础接口函数定义, 因为以后可能要加入进来的算法会比较多,因此需要有一个基础类文件来定义通用函数接口。
aes.go文件中主要实现AES算法的加解密过程, 并提供一个对外的初始化接口,方便应用层调用。
aes_test.go是作为单元测试的文件, 在里面可以针对AES加密函数和解密函数写测试用例, 不用编译整个工程实现单元测试。
如果后面有新的算法加入进来, 例如:des算法, 只需要添加一个des.go和des_test.go文件, 在里面实现函数功能即可。
基础接口实现主要在base.go文件中, 因为对于所有加密算法来讲, 都有两个最基础通用的方法:加密函数和解密函数,因此这里定义了两个通用的方法接口:
type IAlgorithm interface { Encrypt() // 加密函数接口 Decrypt() // 解密函数接口}因为现在不知道项目默认需要使用什么算法,因此实现这两个方法的空接口:
type DefaultAlgorithm struct{}func (dal DefaultAlgorithm) Encrypt() {}func (dal DefaultAlgorithm) Decrypt() {}考虑在应用层方便切换不同的算法, 这里需要设计一个管理接口的方法, 首先定义一个结构体:
type AlgorithmManager struct { algorithm IAlgorithm}在这个结构体中, 成员是上面接口名称的对象。
然后我定义了两个方法, 一个是设置算法对象的方法, 另一个是执行算法方式的方法。
首先是设置算法对象的方法:
func (gor *AlgorithmManager) SetAlgorithm(algorithm IAlgorithm) { gor.algorithm = algorithm}这个方法会接收一个参数,这个参数就是用户想要调用哪种算法的对象, 只有给接口赋对应算法的对象,接口才知道调用哪个算法的方法。
其次是运行算法类型的方法:
const ( encryptMode = "encrypt" decryptMode = "decrypt")func (gor *AlgorithmManager) RunAlgorithm(runMode string) { switch runMode { case encryptMode: gor.algorithm.Encrypt() break case decryptMode: gor.algorithm.Decrypt() break }}这里我定义了两个模式用来标识加密模式和解密模式, 当给RunAlgorithm传参encryptMode, 则会执行加密函数,反之则执行解密函数。
在AES加解密客户端调用接口中, 我选择了选项设计模式, 用户可以根据加密算法和解密算法参数不同进行灵活的选项传参。
首先定义一个方法结构体:
type AesAlgorithm struct { AppAlg *AlgorithmManager EncryptKey string // 密钥 PlaintextContent string // 明文内容 CiphertextContent string // 密文内容}在这个结构体中, 密钥、明文内容、密文内容是我们在使用功能过程中必须传入的参数, 其中还带有一个结构对象指针: *AlgorithmManager, 方便我们将AES算法的对象传给接口,让其调用AES的加密方法或解密方法。
其次定义一个方便客户端调用的接口, 并使用动态选项传参,实现代码如下:
type AesAlgorithmOption func(aes *AesAlgorithm)// 用户初始化调用并传参func NewAesAlgorithm(options ...AesAlgorithmOption) *AesAlgorithm { aesAlg := &AesAlgorithm{ AppAlg: new(AlgorithmManager), EncryptKey: "", PlaintextContent: "", CiphertextContent: "", } for _, option := range options { option(aesAlg) } return aesAlg}// 通过该选项函数传入keyfunc WithEncryptKey(key string) AesAlgorithmOption { return func(aes *AesAlgorithm) { aes.EncryptKey = key }}// 通过该选项函数传入明文func WithPlaintextContent(plainText string) AesAlgorithmOption { return func(aes *AesAlgorithm) { aes.PlaintextContent = plainText }}// 通过该选项函数传入密文func WithCiphertextContent(cipherContent string) AesAlgorithmOption { return func(aes *AesAlgorithm) { aes.CiphertextContent = cipherContent }}下面我们还实现了两个内部函数,分别是加密和解密过程中需要填充块的实现方法,代码如下:
加密填充块:
func pkcs5Padding(cipherText []byte, blockSize int) []byte { padding := blockSize - len(cipherText)%blockSize padtext := bytes.Repeat([]byte{byte(padding)}, padding) return append(cipherText, padtext...)}解密填充块:
func pkcs5UnPadding(origData []byte) []byte { length := len(origData) unpadding := int(origData[length-1]) return origData[:(length - unpadding)]}最后实现了加密接口函数和解密接口函数,代码如下:
加密接口函数实现:
func (aalg *AesAlgorithm) Encrypt() { tmpKeys := []byte(aalg.EncryptKey) tmpPlaintext := aalg.PlaintextContent block, err := aes.NewCipher(tmpKeys) if err != nil { fmt.Println("aes加密失败,原因:" + err.Error()) return } blockSize := block.BlockSize() origData := pkcs5Padding([]byte(tmpPlaintext), blockSize) blockMode := cipher.NewCBCEncrypter(block, tmpKeys[:blockSize]) crypted := make([]byte, len(origData)) blockMode.CryptBlocks(crypted, origData) aalg.CiphertextContent = hex.EncodeToString(crypted)}解密接口函数实现:
func (aalg *AesAlgorithm) Decrypt() { tmpKeys := []byte(aalg.EncryptKey) cryptedByte, _ := hex.DecodeString(aalg.CiphertextContent) block, err := aes.NewCipher(tmpKeys) if err != nil { fmt.Println("aes解密失败,原因:" + err.Error()) return } blockSize := block.BlockSize() blockMode := cipher.NewCBCDecrypter(block, tmpKeys[:blockSize]) origin := make([]byte, len(cryptedByte)) blockMode.CryptBlocks(origin, cryptedByte) decryptStrings := pkcs5UnPadding(origin) aalg.PlaintextContent = string(decryptStrings)}我在aes_test.go中实现加密函数测试模块:TestEncrypt(t *testing.T), 代码如下:
func TestEncrypt(t *testing.T) { aesAlg := NewAesAlgorithm( WithEncryptKey("ZEplYJFPLlhhMaJI"), WithPlaintextContent("qYWwo7!!Eq-TX3q"), ) aesAlg.AppAlg.SetAlgorithm(aesAlg) aesAlg.AppAlg.RunAlgorithm("encrypt") fmt.Println(aesAlg.CiphertextContent)}在上面的代码中, 我们调用了AES算法的对外统一接口函数:NewAesAlgorithm, 并分别调用WithEncryptKey和WithPlaintextContent传入了Key内容和明文内容, 并调用接口管理方法:SetAlgorithm进行对象赋值, 最后调用RunAlgorithm("encrypt")方法进行AES加密,实际结果如下:
同样在aes_test.go中实现加密函数测试模块:TestDecrypt(t *testing.T), 代码如下:
func TestDecrypt(t *testing.T) { aesAlg := NewAesAlgorithm( WithEncryptKey("ZEplYJFPLlhhMaJI"), WithCiphertextContent("31404e2eb60e2d16faae152106882f4b"), ) aesAlg.AppAlg.SetAlgorithm(aesAlg) aesAlg.AppAlg.RunAlgorithm("decrypt") fmt.Println(aesAlg.PlaintextContent)}在上面的代码中, 我们调用了AES算法的对外统一接口函数:NewAesAlgorithm, 并分别调用WithEncryptKey和WithCiphertextContent传入了Key内容和上面加密的密文内容, 并调用接口管理方法:SetAlgorithm进行对象赋值, 最后调用RunAlgorithm("decrypt")方法进行AES解密,实际结果如下:
可以看到，成功解密出密文且跟加密时传入的明文一致，解密正确。
本文链接：http://www.28at.com/showinfo-26-56425-0.html在 Go 项目中封装 AES 加解密客户端接口
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