Python如何对文件进行二进制加密与解密操作_基于cryptography库实现AES加密-Python教程-PHP中文网

AES模块报ValueError因密钥长度不符（仅接受16/24/32字节），须用Scrypt等KDF派生密钥；AES-GCM加密需唯一nonce和salt并正确嵌入文件；解密失败InvalidTag主因key/nonce/salt不匹配或文件损坏。

python如何对文件进行二进制加密与解密操作_基于cryptography库实现aes加密

为什么直接用 `AES` 模块会报 `ValueError: Invalid key size`

因为 cryptography 的 AES 类本身不处理密钥派生，它只接受严格长度的密钥（128/192/256 位，即 16/24/32 字节）。你传入字符串或随意长度的 bytes，就会触发这个错误。

正确做法是用 pbkdf2_hmac 或 Scrypt 从密码生成固定长度密钥。生产环境强烈推荐 Scrypt（抗 GPU 暴力破解）：

from cryptography.hazmat.primitives.kdf.scrypt import Scrypt
from cryptography.hazmat.primitives import hashes
import os
<p>password = b"my_secret_pass"
salt = os.urandom(16)  # 每次加密必须用新 salt
kdf = Scrypt(salt=salt, length=32, n=2**14, r=8, p=1)
key = kdf.derive(password)
</p>

n=2**14 是 CPU/内存成本参数，太小不安全，太大影响性能；默认 2**14 是较稳妥起点
salt 必须随密文一起保存（通常前置在加密文件开头），否则无法解密
别用 hashlib.sha256(password).digest() 这类简单哈希——它不加盐、无迭代、易被彩虹表攻破

如何用 `AES-GCM` 安全地加密整个二进制文件

AES-GCM 是首选：它同时提供机密性与完整性校验（防篡改），且无需手动管理 IV 和 MAC。但注意：IV（nonce）绝不能复用，且必须唯一。

典型文件加密流程（含 salt + nonce + ciphertext + tag）：

from cryptography.hazmat.primitives.ciphers import Cipher, algorithms, modes
from cryptography.hazmat.primitives import padding
import os
<p>def encrypt_file(input_path, output_path, key):</p><h1>生成唯一 nonce（12 字节是 GCM 推荐长度）</h1><pre class="brush:php;toolbar:false;">nonce = os.urandom(12)

# 构建 cipher 并获取加密器
cipher = Cipher(algorithms.AES(key), modes.GCM(nonce))
encryptor = cipher.encryptor()

# 读取原文件并分块加密（避免大文件爆内存）
with open(input_path, "rb") as f_in, open(output_path, "wb") as f_out:
    # 先写 salt（如果用了 Scrypt）、nonce、后续再写 tag
    f_out.write(nonce)  # 实际中这里还应写 salt（若未外置）

    while chunk := f_in.read(64 * 1024):  # 64KB 块
        encrypted_chunk = encryptor.update(chunk)
        f_out.write(encrypted_chunk)

    # 写入认证标签（必须在最后）
    f_out.write(encryptor.finalize())

不要把 nonce 硬编码或用时间戳——os.urandom(12) 是唯一可靠方式
加密后文件比原文略大：+12 字节（nonce）+16 字节（GCM tag），salt 需额外 +16 字节（若内嵌）
切勿在循环里调用 encryptor.finalize() ——它只能调用一次，且必须在所有 update() 之后

解密时遇到 `InvalidTag` 错误怎么办

InvalidTag 表示密文被篡改、损坏，或解密时用了错误的 key / nonce / salt。它不是“密码错”，而是“数据不可信”的明确信号。

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排查顺序必须严格：

确认解密用的 key 与加密时完全一致（字节级相等，包括空格、换行）
确认读取的 nonce 是加密时写入的前 12 字节（不是跳过、不是多读）
确认 Scrypt 的 salt、n、r、p 参数与加密时完全相同
确认文件没被文本编辑器意外转码（如 Windows 记事本把二进制当 ANSI 打开保存）——务必用 rb/wb 模式操作

解密代码关键片段：

def decrypt_file(input_path, output_path, password, salt):
    kdf = Scrypt(salt=salt, length=32, n=2**14, r=8, p=1)
    key = kdf.derive(password)
<pre class="brush:php;toolbar:false;">with open(input_path, "rb") as f_in:
    nonce = f_in.read(12)  # 严格读 12 字节
    cipher = Cipher(algorithms.AES(key), modes.GCM(nonce))
    decryptor = cipher.decryptor()

    # 读剩余全部为密文（不含 tag）
    ciphertext = f_in.read()  # 注意：tag 在最后 16 字节
    tag = ciphertext[-16:]
    ciphertext = ciphertext[:-16]

    try:
        plaintext = decryptor.update(ciphertext) + decryptor.finalize_with_tag(tag)
    except Exception as e:
        raise ValueError("Decryption failed: InvalidTag or bad key") from e

with open(output_path, "wb") as f_out:
    f_out.write(plaintext)