go crypto aes
OAuth请求头里的nonce（随机数）、timestamp（时间戳）、signatrue（签名）
名词解释:
Nonce(能使用一次的随机数字)
Nonce是一个在加密通信只能使用一次的数字。在认证协议中，它往往是一个随机或伪随机数，以避免重放攻击
原理:- Server 首先发送 nonce 到 Client，
- Client 将密码和 nonce 通过 hash(password+nonce) 运算再提交到 Server 进行身份验证，
- 这样我们可以认为（而非绝对）每次用于身份验证的 hash 值都不相同，即使攻击者窃取了前一次用于身份验证的 hash 值也无法冒充用户进行登录
- Server 首先发送 nonce 到 Client，
AEAD (Authenticated Encryption with Associated Data) 同时实现 加密和认证
是一种同时具备保密性，完整性和可认证性的加密形式。
从 2008 年起，业内开始提出，需要在一个算法在内部同时实现加密和认证
基于这个思想，一些新的算法被提出，这些算法被称为真正的 AEAD 算法。
常见的 AEAD 算法如下：
AES-128-GCM
AES-192-GCM
AES-256-GCM
ChaCha20-IETF-Poly1305
XChaCha20-IETF-Poly1305
在具备 AES 加速的 CPU（桌面，服务器）上，建议使用 AES-XXX-GCM 系列，
移动设备建议使用 ChaCha20-IETF-Poly1305 系列。
注意: 在设计加密系统的时候，请务必选用 AEAD 算法
加密方式选择
Xchacha20-ietf-poly1305 是相对最安全的
AES-256-GCM
目前这种结构支持硬件加速，需要Intel SSSE3扩展，以及 aesni 和 pclmul。
官方暂无计划将AES-256-GCM通过非硬件技术(即软件层)来实现
ChaCha20-Poly1305
虽然AES-256-GCM在专用硬件上速度非常快，但在非专用硬件上性能要低得多。并且, AES容易受到缓存冲突时间的攻击。
ChaCha20在纯软件方面加密就比AES快得多，在缺乏专用AES硬件的平台上速度比其快三倍。 并且, ChaCha20对定时攻击也不敏感。
而 Poly1305 是一种高速信息验证码。
ChaCha20 流密码 + Poly1305认证的组合的使得其成为了Salsa20-Poly1305加密方式的替代品。其于2015年5月成为IETF官方标准，所以目前很多主流操作系统均以支持ChaCha20-Poly1305，
##### XChaCha20-IETF-Poly1305
XChaCha20-Poly1305继承了ChaCha20-Poly1305所有优势并将随机文件nonce大小扩展到192位。这种扩展的随机数大小允许安全使用随机数。
libsodium中的XChaCha20-Poly1305实现可在所有支持的体系结构中移植。这种加密需要 >=libsodium 1.0.12的版本方能支持
加密方式 | Key 大小 | Nonce大小 | Block大小 | MAC 大小 | 对应libsodium版本
----------------------- | ------- | ------- | ------- | ------- |
AES-256-GCM | 256 比特 | 96比特 | 128 比特 | 128 比特 | libsodium >= 1.0.4 but requires hardware support.
ChaCha20-Poly1305 | 256 比特 | 64比特 | 512 比特 | 128 比特 | libsodium >= 0.6.0. Also implemented in {Libre,Open,Boring}SSL.
ChaCha20-IETF-Poly1305 | 256 比特 | 96比特 | 512 比特 | 128 比特 | libsodium >= 1.0.4. IETF standard; also implemented in Ring, {Libre,Open,Boring}SSL and other libraries.
XChaCha20-IETF-Poly1305 | 256 比特 | 192 比特 | 512 比特 | 128 比特 | libsodium >= 1.0.12.
加密 摘要 签名
| Encryption | hashes | Signatures |
|---|---|---|
| * | * | * RSA |
| * | * | > * |
| * | * | > * PSS |
| * | * | * ECDSA |
| * | * ✔️ SHA2 | > * ✔️ P256 |
| * | * ✔️ SHA3 | > * |
| * ✔️ Twofish | > * | |
| * | * Ed25519 | |
| * ✔️ Salsa20 | ||
| * ✔️ AES | ||
| > * | ||
| > * | ||
| > * | ||
| > * | ||
| > * ✔️ GCM |
AES
case 16, 24, 32: // AES 128/196/256
区别 AES-XXX-CFB AES-XXX-CTR AES-XXX-GCM
定义 GMAC伽罗瓦消息验证码+CTR
区别 仅加密 仅加密 加密+消息完整性校验
优点 加密可并行 加密解密均可并行计算 加密解密均可并行计算
缺点 解密串行
CHACHA20
chacha20是salsa20的改良
20 ： 20轮加密
ietf ： chacha20算法的一个变种（某些参数调整）
xchacha20 : 记忆中xchacha20比chacha20好
poly1305 : 消息完整性校验方式
总结
RC4-MD5,安全性几乎没保障，淘汰。
AES兼顾效率和安全。在拥有AES指令集的机器上， 效率比XCHACHA20更高。推荐：AES-256-GCM。
XCHACHA20兼顾效率和安全。在没有AES指令集的机器上，效率比AES高。推荐：XCHACHA20-IETF-POLY1305。
AES加解密方式有以下这些
算法/模式/填充 字节加密后数据长度 不满16字节加密后长度
AES/CBC/NoPadding 16 不支持
AES/CBC/PKCS5Padding 32 16
AES/CBC/ISO10126Padding 32 16
AES/CFB/NoPadding 16 原始数据长度
AES/CFB/PKCS5Padding 32 16
AES/CFB/ISO10126Padding 32 16
AES/ECB/NoPadding 16 不支持
AES/ECB/PKCS5Padding 32 16
AES/ECB/ISO10126Padding 32 16
AES/OFB/NoPadding 16 原始数据长度
AES/OFB/PKCS5Padding 32 16
AES/OFB/ISO10126Padding 32 16
AES/PCBC/NoPadding 16 不支持
AES/PCBC/PKCS5Padding 32 16
AES/PCBC/ISO10126Padding 32 16
很多人对于AES加密并不是很了解，导致互相之间进行加密解密困难。
本文用简单的方式来介绍AES在使用上需要的知识，而不涉及内部算法。最后给出例子来帮助理解AES加密解密的使用方法。
AES的麻烦
相比于其他加密，AES加密似乎模式很多，包括ECB、CBC等等等等，每个模式又包括IV参数和Padding参数，并且，不同语言对AES加密的库设计有区别。这些导致AES加密在不同人之间联调会很麻烦。
AES属于块加密
不难理解，对越长的字符串进行加密，代价越大，所以通常对明文进行分段，然后对每段明文进行加密，最后再拼成一个字符串。块加密的一个要面临的问题就是如何填满最后一块？所以这就是PADDING的作用，使用各种方式填满最后一块字符串，所以对于解密端，也需要用同样的PADDING来找到最后一块中的真实数据的长度。
加密模式
AES分为几种模式，比如ECB，CBC，CFB等等，这些模式除了ECB由于没有使用IV而不太安全，其他模式差别并没有太明显，大部分的区别在IV和KEY来计算密文的方法略有区别。具体可参考WIKI的说明。
另外，AES分为AES128，AES256等，表示期待秘钥的长度，比如AES256秘钥的长度应该是256/8的32字节，一些语言的库会进行自动截取，让人以为任何长度的秘钥都可以。而这其实是有区别的。
IV的作用 (initialization vector) 初始向量
IV称为初始向量，一般的使用上会要求它是随机数或拟随机数（pseudorandom）.不同的IV加密后的字符串是不同的，加密和解密需要相同的IV，既然IV看起来和key一样，却还要多一个IV的目的，对于每个块来说，key是不变的，但是只有第一个块的IV是用户提供的，其他块IV都是自动生成。
IV的长度为16字节。超过或者不足，可能实现的库都会进行补齐或截断。但是由于块的长度是16字节，所以一般可以认为需要的IV是16字节。
PADDING
AES块加密说过，PADDING是用来填充最后一块使得变成一整块，所以对于加密解密两端需要使用同一的PADDING模式，大部分PADDING模式为PKCS5, PKCS7, NOPADDING。
加密解密端
所以，在设计AES加密的时候
- 对于加密端，应该包括：加密秘钥长度，秘钥，IV值，加密模式，PADDING方式。
- 对于解密端，应该包括：解密秘钥长度，秘钥，IV值，解密模式，PADDING方式。
Nodejs实现
这里使用Nodejs的cryptojs库模拟AES加密解密
var crypto = require("crypto");
var algorithm='aes-256-cbc';
var key = new Buffer("aaaabbbbccccddddeeeeffffgggghhhh");
var iv = new Buffer("1234567812345678");
function encrypt(text){
var cipher=crypto.createCipheriv(algorithm,key,iv);
cipher.update(text,"utf8");
return cipher.final("base64");
}
function decrypt(text){
var cipher=crypto.createDecipheriv(algorithm,key,iv);
cipher.update(text,"base64");
return cipher.final("utf8");
}
var text="ni你好hao";
var encoded=encrypt(text)
console.log(encoded);
console.log(decrypt(encoded))
结果如下
WfH4hzIc3dc0pjxa9V/RgQ==
ni你好hao
1
2
nodejs自带的并不能自动配置padding等参数，演示起来并不方便。
于是使用另一个框架crypto-js的nodejs库实现和之前完全相同的版本
var CryptoJS = require("crypto-js");
var key ="aaaabbbbccccddddeeeeffffgggghhhh";
var iv = "1234567812345678";
function encrypt(text){
return CryptoJS.AES.encrypt(text,CryptoJS.enc.Utf8.parse(key),{
iv:CryptoJS.enc.Utf8.parse(iv),
mode:CryptoJS.mode.CBC,
padding:CryptoJS.pad.Pkcs7
})
}
function decrypt(text){
var result = CryptoJS.AES.decrypt(text,CryptoJS.enc.Utf8.parse(key),{
iv:CryptoJS.enc.Utf8.parse(iv),
mode:CryptoJS.mode.CBC,
padding:CryptoJS.pad.Pkcs7
})
return result.toString(CryptoJS.enc.Utf8)
}
var text="ni你好hao";
var encoded=encrypt(text)
console.log(encoded.toString());
console.log(decrypt(encoded))
现在aes的参数都变成可配置的，接下来验证一下之前对AES的理解。
改变IV的长度，发现当IV大于16字节的时候，不管16字节之后的是什么，都不影响加密结果，应该是种自动截取机制(nodejs原生库IV不是16字节，就会报错）
改变IV的长度，当IV小于16字节，还可以成功加密，可能是自动补齐机制
加密IV和解密IV不同的时候，并不影响解密是否成功，但是解密的结果有差别，比如将解密的IV变成1234567813345678，则解密结果变为ni你好h`o
修改padding，加密解密的padding换成NoPadding，发现解密之后生成utf8字符串出错
经过多次尝试，加密为Pkcs7和ZeroPadding时，加密后的字符串变化显著，这时解密用任何padding模式，都可以成功解密。
ni你好hao，经过Pkcs7后，输出为
WfH4hzIc3dc0pjxa9V/RgQ==
1
nopadding后，输出为
OtSNypfx1SF6C2E=
1
zeropadding后，输出为
OtSNypfx1SF6C2GfyXMidA==
1
Pkcs7的结果和其他结果相差很大，很难相信其padding是补充最后一块
有趣的是Pkcs7的结果和zeropadding的结果通过同样的解密设置，能解出同样的字符串ni你好hao
总结
AES加密解密的秘钥有一对，一个是IV一个是KEY，并且他们的长度都有严格要求。
Padding的作用似乎不只是补齐最后，如果自己什么都对，但是加密失败，可以尝试不同Padding