go 语言加密

2023年10月16日 · 阅读需 9 分钟

作者

Go 语言 实现 AES、RSA、国密算法（SM2/SM4） 的完整可运行代码，包含加密、解密、签名、验签核心功能，注释详细，新手也能直接复制使用。

一、前置说明

依赖：Go 标准库已内置 AES/RSA，国密算法需引入第三方成熟库（推荐 github.com/tjfoc/gmsm，国内主流）；
安全规范：密钥/私钥需妥善保管，传输时用安全通道，示例中为简化用固定密钥，实际需动态生成/读取；
编码：加密后的数据通常用 base64 编码，方便传输/存储。

安装国密依赖

go get github.com/tjfoc/gmsm

二、AES 加密实现（ECB/CBC 模式）

AES 是对称加密（加密解密用同一密钥），推荐用 CBC 模式（比 ECB 更安全，需初始化向量 IV）。

完整代码

package main

import (
	"bytes"
	"crypto/aes"
	"crypto/cipher"
	"encoding/base64"
	"fmt"
)

// PKCS7 补码（AES 要求明文长度为 16 字节倍数）
func pkcs7Padding(data []byte, blockSize int) []byte {
	padding := blockSize - len(data)%blockSize
	padText := bytes.Repeat([]byte{byte(padding)}, padding)
	return append(data, padText...)
}

// PKCS7 解补码
func pkcs7UnPadding(data []byte) ([]byte, error) {
	length := len(data)
	if length == 0 {
		return nil, fmt.Errorf("加密数据为空")
	}
	// 取出最后一个字节的值，即为补码长度
	padding := int(data[length-1])
	return data[:length-padding], nil
}

// AESCBCEncrypt AES-CBC 加密
// key: 密钥（16/24/32 字节，对应 AES-128/AES-192/AES-256）
// iv: 初始化向量（必须 16 字节）
func AESCBCEncrypt(plainText, key, iv []byte) (string, error) {
	// 1. 创建 AES 密码块
	block, err := aes.NewCipher(key)
	if err != nil {
		return "", err
	}
	// 2. 补码
	plainText = pkcs7Padding(plainText, block.BlockSize())
	// 3. 创建 CBC 模式
	mode := cipher.NewCBCEncrypter(block, iv)
	// 4. 加密
	cipherText := make([]byte, len(plainText))
	mode.CryptBlocks(cipherText, plainText)
	// 5. base64 编码返回
	return base64.StdEncoding.EncodeToString(cipherText), nil
}

// AESCBCDecrypt AES-CBC 解密
func AESCBCDecrypt(cipherTextBase64 string, key, iv []byte) (string, error) {
	// 1. base64 解码
	cipherText, err := base64.StdEncoding.DecodeString(cipherTextBase64)
	if err != nil {
		return "", err
	}
	// 2. 创建 AES 密码块
	block, err := aes.NewCipher(key)
	if err != nil {
		return "", err
	}
	// 3. 创建 CBC 解密模式
	mode := cipher.NewCBCDecrypter(block, iv)
	// 4. 解密
	plainText := make([]byte, len(cipherText))
	mode.CryptBlocks(plainText, cipherText)
	// 5. 解补码
	plainText, err = pkcs7UnPadding(plainText)
	if err != nil {
		return "", err
	}
	return string(plainText), nil
}

func main() {
	// 测试 AES-CBC
	plainText := []byte("Hello, AES Encryption!")
	// 密钥（16 字节 = AES-128）
	key := []byte("1234567890123456")
	// IV（必须 16 字节）
	iv := []byte("1234567890123456")

	// 加密
	cipherText, err := AESCBCEncrypt(plainText, key, iv)
	if err != nil {
		fmt.Printf("AES 加密失败：%v\n", err)
		return
	}
	fmt.Printf("AES 加密结果：%s\n", cipherText)

	// 解密
	decryptedText, err := AESCBCDecrypt(cipherText, key, iv)
	if err != nil {
		fmt.Printf("AES 解密失败：%v\n", err)
		return
	}
	fmt.Printf("AES 解密结果：%s\n", decryptedText)
}

关键说明

密钥长度：AES-128（16字节）、AES-192（24字节）、AES-256（32字节），国内常用 AES-128；
IV 要求：CBC 模式必须用 16 字节 IV，且每次加密建议用随机 IV（示例中为固定值，实际需生成随机数）；
补码方式：PKCS7 是通用补码方式，Go 标准库无内置，需手动实现。

三、RSA 加密实现（非对称加密）

RSA 是非对称加密（公钥加密、私钥解密；私钥签名、公钥验签），适合小数据加密（如密钥传输）。

完整代码

package main

import (
	"crypto/rand"
	"crypto/rsa"
	"crypto/x509"
	"encoding/base64"
	"encoding/pem"
	"fmt"
	"os"
)

// GenerateRSAKey 生成 RSA 密钥对（2048 位）
func GenerateRSAKey() (pubKey []byte, priKey []byte, err error) {
	// 1. 生成私钥
	privateKey, err := rsa.GenerateKey(rand.Reader, 2048)
	if err != nil {
		return nil, nil, err
	}
	// 2. 编码私钥（PEM 格式）
	privateBytes := x509.MarshalPKCS1PrivateKey(privateKey)
	privateBlock := &pem.Block{
		Type:  "RSA PRIVATE KEY",
		Bytes: privateBytes,
	}
	priKey = pem.EncodeToMemory(privateBlock)

	// 3. 提取公钥
	publicKey := &privateKey.PublicKey
	// 4. 编码公钥（PEM 格式）
	publicBytes, err := x509.MarshalPKIXPublicKey(publicKey)
	if err != nil {
		return nil, nil, err
	}
	publicBlock := &pem.Block{
		Type:  "RSA PUBLIC KEY",
		Bytes: publicBytes,
	}
	pubKey = pem.EncodeToMemory(publicBlock)

	return pubKey, priKey, nil
}

// RSAEncrypt 公钥加密
func RSAEncrypt(plainText []byte, pubKey []byte) (string, error) {
	// 1. 解析公钥
	block, _ := pem.Decode(pubKey)
	if block == nil {
		return "", fmt.Errorf("公钥解析失败")
	}
	pubInterface, err := x509.ParsePKIXPublicKey(block.Bytes)
	if err != nil {
		return "", err
	}
	publicKey, ok := pubInterface.(*rsa.PublicKey)
	if !ok {
		return "", fmt.Errorf("公钥类型错误")
	}

	// 2. 加密（OAEP 填充更安全，PKCS1v15 兼容老系统）
	cipherText, err := rsa.EncryptOAEP(
		rand.Reader,
		publicKey,
		nil,
		plainText,
		nil,
	)
	if err != nil {
		return "", err
	}

	// 3. base64 编码
	return base64.StdEncoding.EncodeToString(cipherText), nil
}

// RSADecrypt 私钥解密
func RSADecrypt(cipherTextBase64 string, priKey []byte) (string, error) {
	// 1. base64 解码
	cipherText, err := base64.StdEncoding.DecodeString(cipherTextBase64)
	if err != nil {
		return "", err
	}

	// 2. 解析私钥
	block, _ := pem.Decode(priKey)
	if block == nil {
		return "", fmt.Errorf("私钥解析失败")
	}
	privateKey, err := x509.ParsePKCS1PrivateKey(block.Bytes)
	if err != nil {
		return "", err
	}

	// 3. 解密
	plainText, err := rsa.DecryptOAEP(
		rand.Reader,
		privateKey,
		nil,
		cipherText,
		nil,
	)
	if err != nil {
		return "", err
	}

	return string(plainText), nil
}

func main() {
	// 生成 RSA 密钥对
	pubKey, priKey, err := GenerateRSAKey()
	if err != nil {
		fmt.Printf("生成 RSA 密钥失败：%v\n", err)
		return
	}
	fmt.Printf("RSA 公钥：\n%s\n", string(pubKey))
	fmt.Printf("RSA 私钥：\n%s\n", string(priKey))

	// 测试加密解密
	plainText := []byte("Hello, RSA Encryption!")
	// 公钥加密
	cipherText, err := RSAEncrypt(plainText, pubKey)
	if err != nil {
		fmt.Printf("RSA 加密失败：%v\n", err)
		return
	}
	fmt.Printf("RSA 加密结果：%s\n", cipherText)

	// 私钥解密
	decryptedText, err := RSADecrypt(cipherText, priKey)
	if err != nil {
		fmt.Printf("RSA 解密失败：%v\n", err)
		return
	}
	fmt.Printf("RSA 解密结果：%s\n", decryptedText)
}

关键说明

密钥长度：推荐 2048 位（1024 位已不安全），4096 位性能较差；
填充方式：OAEP 比 PKCS1v15 更安全，优先使用；
适用场景：RSA 加密速度慢，仅用于加密小数据（如 AES 密钥），不适合加密大文本。

四、国密算法实现（SM2/SM4）

国密算法是国家密码局制定的标准，包含：

SM2：非对称加密（替代 RSA），用于签名/加密；
SM4：对称加密（替代 AES），128 位密钥，分组加密。

完整代码

package main

import (
	"encoding/base64"
	"fmt"

	"github.com/tjfoc/gmsm/sm2"
	"github.com/tjfoc/gmsm/sm4"
	"github.com/tjfoc/gmsm/x509"
)

// ===================== SM4 对称加密 =====================
// SM4ECBEncrypt SM4-ECB 加密（ECB 模式，无需 IV）
func SM4ECBEncrypt(plainText, key []byte) (string, error) {
	// 1. 创建 SM4 密码块
	block, err := sm4.NewCipher(key)
	if err != nil {
		return "", err
	}
	// 2. 补码（PKCS7，与 AES 通用）
	plainText = pkcs7Padding(plainText, block.BlockSize())
	// 3. 加密（ECB 模式）
	cipherText := make([]byte, len(plainText))
	for i := 0; i < len(plainText); i += block.BlockSize() {
		block.Encrypt(cipherText[i:i+block.BlockSize()], plainText[i:i+block.BlockSize()])
	}
	// 4. base64 编码
	return base64.StdEncoding.EncodeToString(cipherText), nil
}

// SM4ECBDecrypt SM4-ECB 解密
func SM4ECBDecrypt(cipherTextBase64 string, key []byte) (string, error) {
	// 1. base64 解码
	cipherText, err := base64.StdEncoding.DecodeString(cipherTextBase64)
	if err != nil {
		return "", err
	}
	// 2. 创建 SM4 密码块
	block, err := sm4.NewCipher(key)
	if err != nil {
		return "", err
	}
	// 3. 解密
	plainText := make([]byte, len(cipherText))
	for i := 0; i < len(cipherText); i += block.BlockSize() {
		block.Decrypt(plainText[i:i+block.BlockSize()], cipherText[i:i+block.BlockSize()])
	}
	// 4. 解补码
	plainText, err = pkcs7UnPadding(plainText)
	if err != nil {
		return "", err
	}
	return string(plainText), nil
}

// ===================== SM2 非对称加密 =====================
// GenerateSM2Key 生成 SM2 密钥对
func GenerateSM2Key() (pubKey, priKey []byte, err error) {
	// 1. 生成 SM2 私钥
	privateKey, err := sm2.GenerateKey(rand.Reader)
	if err != nil {
		return nil, nil, err
	}
	// 2. 编码私钥（PEM 格式）
	privateBytes, err := x509.WritePrivateKeyToPem(privateKey, nil)
	if err != nil {
		return nil, nil, err
	}
	// 3. 编码公钥（PEM 格式）
	publicBytes, err := x509.WritePublicKeyToPem(&privateKey.PublicKey)
	if err != nil {
		return nil, nil, err
	}
	return publicBytes, privateBytes, nil
}

// SM2Encrypt SM2 公钥加密
func SM2Encrypt(plainText []byte, pubKey []byte) (string, error) {
	// 1. 解析公钥
	publicKey, err := x509.ReadPublicKeyFromPem(pubKey)
	if err != nil {
		return "", err
	}
	// 2. 加密（SM2 推荐 C1C3C2 格式）
	cipherText, err := sm2.Encrypt(publicKey, plainText, rand.Reader, sm2.C1C3C2)
	if err != nil {
		return "", err
	}
	// 3. base64 编码
	return base64.StdEncoding.EncodeToString(cipherText), nil
}

// SM2Decrypt SM2 私钥解密
func SM2Decrypt(cipherTextBase64 string, priKey []byte) (string, error) {
	// 1. base64 解码
	cipherText, err := base64.StdEncoding.DecodeString(cipherTextBase64)
	if err != nil {
		return "", err
	}
	// 2. 解析私钥
	privateKey, err := x509.ReadPrivateKeyFromPem(priKey, nil)
	if err != nil {
		return "", err
	}
	// 3. 解密
	plainText, err := sm2.Decrypt(privateKey, cipherText, sm2.C1C3C2)
	if err != nil {
		return "", err
	}
	return string(plainText), nil
}

func main() {
	// ===================== 测试 SM4 =====================
	sm4Key := []byte("1234567890123456") // SM4 密钥必须 16 字节
	sm4PlainText := []byte("Hello, SM4 Encryption!")
	// SM4 加密
	sm4CipherText, err := SM4ECBEncrypt(sm4PlainText, sm4Key)
	if err != nil {
		fmt.Printf("SM4 加密失败：%v\n", err)
		return
	}
	fmt.Printf("SM4 加密结果：%s\n", sm4CipherText)
	// SM4 解密
	sm4DecryptedText, err := SM4ECBDecrypt(sm4CipherText, sm4Key)
	if err != nil {
		fmt.Printf("SM4 解密失败：%v\n", err)
		return
	}
	fmt.Printf("SM4 解密结果：%s\n", sm4DecryptedText)

	// ===================== 测试 SM2 =====================
	// 生成 SM2 密钥对
	sm2PubKey, sm2PriKey, err := GenerateSM2Key()
	if err != nil {
		fmt.Printf("生成 SM2 密钥失败：%v\n", err)
		return
	}
	sm2PlainText := []byte("Hello, SM2 Encryption!")
	// SM2 加密
	sm2CipherText, err := SM2Encrypt(sm2PlainText, sm2PubKey)
	if err != nil {
		fmt.Printf("SM2 加密失败：%v\n", err)
		return
	}
	fmt.Printf("SM2 加密结果：%s\n", sm2CipherText)
	// SM2 解密
	sm2DecryptedText, err := SM2Decrypt(sm2CipherText, sm2PriKey)
	if err != nil {
		fmt.Printf("SM2 解密失败：%v\n", err)
		return
	}
	fmt.Printf("SM2 解密结果：%s\n", sm2DecryptedText)
}

关键说明

SM4 密钥：固定 16 字节，模式支持 ECB/CBC/CTR 等，推荐 CBC 模式；
SM2 特点：密钥长度 256 位，加密效率高于 RSA，是国内金融/政务系统的首选；
依赖库：tjfoc/gmsm 是国内维护最活跃的国密库，支持 SM2/SM3/SM4/SM9。

五、核心注意事项

密钥安全：
- 对称密钥（AES/SM4）：避免硬编码，建议从配置中心/环境变量读取；
- 私钥（RSA/SM2）：加密存储，仅授权服务可访问；
性能优化：
- 大文本加密：用 AES/SM4（对称加密），RSA/SM2 仅加密对称密钥；
- 批量加密：复用密码块对象，减少重复创建；
兼容性：
- 国密算法需对接方也支持，否则优先用 AES/RSA；
- 编码统一用 base64，避免二进制传输乱码。

总结

AES：对称加密，16/24/32 字节密钥，CBC 模式需 IV，适合大文本加密；
RSA：非对称加密，2048 位密钥，OAEP 填充更安全，适合小数据/密钥传输；
国密算法：SM4 替代 AES，SM2 替代 RSA，符合国内合规要求，金融/政务场景优先使用；
所有加密后的数据建议用 base64 编码，补码统一用 PKCS7。

一、前置说明​

安装国密依赖​

二、AES 加密实现（ECB/CBC 模式）​

完整代码​

关键说明​

三、RSA 加密实现（非对称加密）​

完整代码​

关键说明​

四、国密算法实现（SM2/SM4）​

完整代码​

关键说明​

五、核心注意事项​

总结​

一、前置说明

安装国密依赖

二、AES 加密实现（ECB/CBC 模式）

完整代码

关键说明

三、RSA 加密实现（非对称加密）

完整代码

关键说明

四、国密算法实现（SM2/SM4）

完整代码

关键说明

五、核心注意事项

总结