如何在Python中使用相同IV的AES-CTR加密模式？

问题原因 #

你遇到的情况核心原因是同一个AES cipher对象的计数器会持续递增：

• CTR模式属于流加密，每次加密数据时，内部计数器会根据加密的字节数推进。第一次加密message后，计数器已偏离初始值，第二次加密会使用新计数器生成的密钥流，因此密文必然不同。
• 另外MODE_CTR确实不支持iv参数，CTR模式依赖nonce初始化计数器（PyCryptodome中，nonce会和默认初始计数器值0组合）。

解决办法 #

要让同一消息加密得到相同密文，需每次加密都创建新的AES实例，确保每次都从初始计数器开始：

from Crypto.Cipher import AES

key = b'1111111111111111'  # 注意：key必须是字节类型，原代码字符串会报错
message = b'Hello, world!'  # encrypt方法要求输入为字节类型

# 每次加密新建cipher对象，保证计数器从头开始
cipher1 = AES.new(key, AES.MODE_CTR, nonce=b'0')
ciphertext1 = cipher1.encrypt(message)

cipher2 = AES.new(key, AES.MODE_CTR, nonce=b'0')
ciphertext2 = cipher2.encrypt(message)

print(ciphertext1 == ciphertext2)  # 输出True

重要注意事项 #

• nonce必须唯一：同一密钥下绝不能重复使用相同nonce，否则攻击者可通过异或两次密文得到明文异或结果，进而破解内容。生产环境建议使用随机生成的nonce（PyCryptodome默认会自动生成8字节随机nonce，无需手动指定）。
• 数据类型要求：AES.new的key和encrypt的输入都必须是字节类型，原代码中的字符串会触发类型错误，需转换为b''格式。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user8624