完善不同加密方法的使用
This commit is contained in:
yun
@@ -0,0 +1,277 @@
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# encryptx
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Go 加密工具库：哈希、对称加密、AEAD、消息认证码、密钥派生、口令哈希、非对称加密与数字签名。
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模块路径：`code.yun.ink/pkg/encryptx`
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## 快速开始
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```go
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package main
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import (
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"fmt"
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"code.yun.ink/pkg/encryptx"
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"code.yun.ink/pkg/encryptx/aesx"
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)
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func main() {
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// 推荐路径：直接使用子包，参数强类型、错误明确
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key, err := aesx.GenerateKey(aesx.KeySize256)
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if err != nil {
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panic(err)
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}
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ciphertext, err := aesx.SealGCM([]byte("要保护的数据"), key, nil)
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if err != nil {
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panic(err)
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}
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plaintext, err := aesx.OpenGCM(ciphertext, key, nil)
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if err != nil {
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panic(err) // 认证失败：密文被篡改、nonce 不对或密钥错误
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}
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fmt.Println(string(plaintext))
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}
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```
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配置驱动（算法名由配置/管理后台决定）时使用顶层门面：
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```go
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key, _ := encryptx.GenerateKey(encryptx.AES_GCM, nil)
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ciphertext, err := encryptx.Encrypt(encryptx.AES_GCM, "要保护的数据", key, encryptx.Options{
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"aad": "v1|user=42", // 附加认证数据，参与完整性校验但不加密
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})
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if err != nil {
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panic(err)
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}
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plaintext, err := encryptx.Decrypt(encryptx.AES_GCM, ciphertext, key, encryptx.Options{
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"aad": "v1|user=42",
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})
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```
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> 门面的 `Options` 采用**严格校验**：键名写错、类型不符都会返回错误，不再静默回退到默认值。这是刻意设计——加密参数被静默忽略属于安全隐患。
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## 算法选型建议
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**如果你只想知道该用什么，看这张表就够了。**
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| 需求 | 推荐 | 不要用 |
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| 对称加密（有 AES 硬件加速） | `AES-GCM`（`aesx.SealGCM`） | ECB、CBC、CFB、OFB、CTR |
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| 对称加密（无 AES 加速 / 移动端） | `ChaCha20-Poly1305`、`XChaCha20-Poly1305`（`chachax`） | 同上 |
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| 口令存储 | `Argon2id`（`argon2x`）、其次 `scrypt`、`bcrypt` | MD5、SHA-1、SHA-256 裸哈希 |
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| 从高熵密钥派生多个子密钥 | `HKDF`（`hkdfx`） | — |
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| 从口令派生密钥 | `Argon2id` / `scrypt` / `PBKDF2`（迭代 ≥ 600000） | 无盐、单次哈希 |
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| 数字签名 | `Ed25519`（`ed25519x`）、`ECDSA P-256`、`RSA-PSS` | RSA PKCS#1 v1.5 签名 |
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| 非对称加密 | `RSA-OAEP`（`rsax`） | RSA PKCS#1 v1.5 加密 |
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| 通用哈希 | `SHA-256`、`SHA-512`、`SHA3-256`、`BLAKE2b` | MD5、SHA-1 |
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| 消息认证 | `HMAC-SHA256`（`hmacx`），校验务必用 `Verify*` | 用 `==` 比较 MAC |
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| 密钥/口令比较 | `hmacx.SecureCompare`、`utilsx.SecureCompare` | `==`、`bytes.Equal` |
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### 已攻破或不推荐的算法
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以下算法仍然保留，**只为与无法改动的既有系统互操作**（老银行接口、老终端协议、遗留数据库字段）。门面通过 `SecurityLevel()` 与 `IsDeprecated()` 暴露这一信息，管理后台可以据此提示或禁选：
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| 算法 | 状态 | 原因 |
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| `MD5`、`SHA1` | 已攻破 | 碰撞攻击已实用化（SHAttered） |
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| `DES`（全部模式） | 已攻破 | 56 位密钥可被暴力破解 |
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| `TDES`（3DES） | 遗留 | 64 位分组，Sweet32；NIST 已弃用 |
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| `Blowfish` | 遗留 | 64 位分组，Sweet32 |
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| `ECB`（任意分组密码） | 遗留 | 无语义安全性：相同明文块产生相同密文块 |
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| `RIPEMD-160` | 遗留 | 上游已标记 deprecated；仅用于如比特币地址等场景 |
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| `AES-CBC/CFB/OFB/CTR`、`DES-*` | 无完整性保护 | 密文可被篡改而不被发现；必须另行配合 HMAC |
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## 安全设计要点
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理解以下几条可以避免绝大多数误用：
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1. **只有 AEAD 提供完整性保护。** `AES-GCM`、`ChaCha20-Poly1305`、`XChaCha20-Poly1305` 会检测篡改；其余分组密码模式**不会**。需要它们时必须自行采用「先加密后认证」（Encrypt-then-MAC）。
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2. **Nonce 绝不能在同一密钥下重复。** GCM 一旦重用 nonce，攻击者可恢复认证密钥并伪造密文。`aesx.EncryptGCM` 每次都生成随机 nonce 并单独返回；`SealGCM` 把 nonce 前置在密文中，单字段存储最省事。`XChaCha20` 的 24 字节 nonce 允许安全地随机生成，不需要计数器。
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3. **密钥是 `[]byte`，不是字符串。** 不要传入十六进制或 Base64 文本——那是编码，不是密钥。用各包的 `GenerateKey` 拿到密钥，需要落库时再自行编码。
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4. **口令哈希不要自己加盐或再做一次哈希。** `bcryptx`、`argon2x` 的输出已经把算法、参数、随机盐编码在内，直接入库即可。
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5. **比较密钥与 MAC 一律用常量时间函数。** 本库提供 `hmacx.SecureCompare`、`utilsx.SecureCompare`，以及各 `Verify*` 函数。
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6. **所有函数都可并发调用**，不共享可变状态。
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7. **密钥强度策略区分「生成」与「使用」。** `rsax.GenerateKey` 拒绝低于 2048 位的密钥；但解析与使用**既有的** 1024 位密钥是被允许的（否则持有旧密钥的调用方将无法解密自己的历史数据），此时可用 `rsax.IsWeakPrivateKey` / `rsax.IsWeakPublicKey` 得知它已不达标。低于 `rsax.MinUsableKeyBits`（1024，与 Go 标准库下限一致）的密钥一律拒绝。
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8. **bcrypt 只使用口令的前 72 字节。** 本库的哈希与校验**两条路径**都会拒绝超过 72 字节的口令并返回 `bcryptx.ErrPasswordTooLong`，绝不静默截断——静默截断会让共享前 72 字节的不同口令互相通过校验。需要支持更长口令时请改用 `argon2x`。
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## 包一览
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| 包 | 内容 |
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| `aesx` | AES：ECB/CBC/CFB/OFB/CTR + **GCM** |
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| `desx` / `tdesx` / `blowfishx` | DES / 3DES / Blowfish 的同一套模式（仅兼容用） |
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| `chachax` | **ChaCha20-Poly1305** 与 **XChaCha20-Poly1305**（AEAD） |
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| `cipherx` | 分组密码通用层：PKCS#7、模式实现、`Suite`、统一错误与长度校验 |
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| `rsax` | RSA：密钥生成/编解码、**OAEP**（含长明文分块）、PKCS#1 v1.5、PSS 签名 |
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| `ed25519x` | **Ed25519** 签名（首选） |
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| `ecdsax` | ECDSA P-256/P-384/P-521 签名 |
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| `hmacx` | HMAC-SHA1/256/384/512 + 常量时间校验 |
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| `md5x` `sha1x` `sha256x` `sha512x` `sha3x` `blake2x` `ripemd160x` | 哈希（含 SHA-224/384、SHA3-224、BLAKE2b/s、SHAKE） |
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| `pbkdf2x` `hkdfx` `scryptx` `argon2x` | 密钥派生与口令哈希（Argon2id 带 PHC 编码） |
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| `bcryptx` | bcrypt 口令哈希 |
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| `gpgx` | OpenPGP 加解密与签名（基于 `ProtonMail/go-crypto`） |
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| `base64x` `hexx` | Base64 四种变体、十六进制编解码 |
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| `utilsx` | 安全随机数、UUID、API Key、令牌、常量时间比较 |
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| `encryptx`（根包） | 配置驱动的统一门面 |
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## 顶层门面
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适合「算法由配置决定」的场景。若在写业务代码，优先直接用子包。
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```go
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// 生成密钥（返回值可直接用作 key 参数，无需任何编码转换）
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key, err := encryptx.GenerateKey(encryptx.AES_GCM, encryptx.Options{"keyLength": 32})
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// 加密 / 解密
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ciphertext, err := encryptx.Encrypt(encryptx.AES_GCM, data, key, options)
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plaintext, err := encryptx.Decrypt(encryptx.AES_GCM, ciphertext, key, options)
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// 密钥派生：同时返回盐值，两者必须一起保存
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key, salt, err := encryptx.DeriveKey(encryptx.ARGON2ID, password, encryptx.Options{
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"time": 3, "memory": 64 * 1024, "threads": 4, "keyLength": 32,
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})
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// 口令哈希
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encoded, err := encryptx.HashPassword(encryptx.ARGON2ID, password, nil)
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ok, err := encryptx.VerifyPassword(encryptx.ARGON2ID, password, encoded, nil)
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// 签名 / 验签
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privatePEM, publicPEM, err := encryptx.GenerateKeyPair(encryptx.ED25519, nil)
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signature, err := encryptx.Sign(encryptx.ED25519, message, privatePEM, nil)
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err = encryptx.Verify(encryptx.ED25519, message, signature, publicPEM, nil)
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```
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### 输出编码
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| 算法族 | 编码 |
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| 哈希、HMAC、`HEX` | 小写十六进制 |
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| `BASE64`、`BASE64_URL` | 标准 / URL 安全 Base64 |
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| 分组密码（ECB/CBC/CFB/OFB/CTR） | **大写**十六进制，无换行 |
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| AEAD（AES-GCM、ChaCha20） | `密文十六进制:nonce十六进制`（小写） |
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| RSA 加密、数字签名 | 标准 Base64 |
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### 门面选项
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| 选项 | 适用算法 | 说明 |
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| `keyLength` | AES、Blowfish、HMAC、KDF、Argon2 | 密钥/输出长度（字节） |
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| `salt` / `saltLength` | PBKDF2、scrypt、Argon2、HKDF | 盐值（十六进制字符串或 `[]byte`）/ 随机盐长度 |
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| `iterations` | PBKDF2 | 迭代次数 |
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| `n` `r` `p` | scrypt | CPU/内存代价、块大小、并行度 |
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| `time` `memory` `threads` | Argon2id | 迭代次数、内存（KiB）、并行度 |
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| `cost` | bcrypt | 代价 |
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| `iv` | CBC/CFB/OFB/CTR | 显式 IV（十六进制），仅用于兼容固定 IV 的旧系统 |
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| `aad` | AES-GCM、ChaCha20 | 附加认证数据 |
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| `info` | HKDF | 上下文信息 |
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| `bits` | RSA | 密钥位数（默认 2048，最小 2048） |
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| `publicKeyFile` / `privateKeyFile` | RSA、签名 | 从文件读取密钥 |
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**字符串形式的 `salt` 与 `iv` 一律按十六进制解析**，需要原始字节时请直接传 `[]byte`。
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## 迁移指南（从旧版本升级）
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旧版本存在若干严重缺陷，本次为破坏性重构。逐条对照：
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### 1. 密钥类型：`string` → `[]byte`
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旧版 `GenerateKey` 返回十六进制文本（32 字节密钥变成 64 字符），而加密函数把它当原始密钥字节使用，于是**「生成密钥 → 加密」这条最基本的路径必然失败**，报 `crypto/aes: invalid key size 64`。
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```go
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// 旧
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key, _ := encryptx.GenerateKey(encryptx.AES_CBC, nil) // "ee85f726...f94f" (64 字符)
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ciphertext, err := encryptx.Encrypt(encryptx.AES_CBC, data, key, nil) // 必然失败
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// 新
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key, _ := encryptx.GenerateKey(encryptx.AES_CBC, nil) // []byte, 32 字节
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ciphertext, err := encryptx.Encrypt(encryptx.AES_CBC, data, key, nil)
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```
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### 2. 函数改名
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| 旧 | 新 |
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| `md5x.Md5String(s)` | `md5x.Hex([]byte(s))` |
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| `md5x.Md5File(p)` | `md5x.HexFile(p)` |
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| `md5x.Md5Stream(r)` | `md5x.HexReader(r)` |
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||||
| `sha1x.Sha1(s)` | `sha1x.Hex([]byte(s))` |
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| `sha256x.Sha256(s)` | `sha256x.Hex256([]byte(s))` |
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| `sha512x.Sha512(s)` | `sha512x.Hex512([]byte(s))` |
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| `sha3x.Sha3_256(s)` | `sha3x.Hex256([]byte(s))` |
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| `sha3x.Shake128(s, n)` | `sha3x.Shake128Hex([]byte(s), n)`（现在返回 error） |
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| `hmacx.HMACSHA256(m, k)` | `hmacx.HexSHA256([]byte(m), []byte(k))` |
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| `base64x.StdEncode(s)` | `base64x.Encode([]byte(s))` |
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||||
| `base64x.StdDecode(s)` | `base64x.Decode(s)`（返回 `[]byte`） |
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| `pbkdf2x.DeriveKeyFromPassword(pw, saltHex, it, len)` | `pbkdf2x.DeriveKey([]byte(pw), salt, it, len)`（盐为 `[]byte`） |
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| `utilsx.GenerateRandomHexString(n)` | `utilsx.RandomHex(n)` |
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| `utilsx.GenerateToken(n)` | `utilsx.RandomToken(n)` |
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| `utilsx.HashPassword(pw, salt)` / `VerifyPassword` | **已删除**，改用 `bcryptx` 或 `argon2x` |
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| `rsax.RSA_Encrypt(data, path)` | `rsax.EncryptOAEP(pub, data)` 或 `EncryptOAEPLong` |
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| `rsax.RSA_Decrypt(data, path)` | `rsax.DecryptOAEP(priv, data)` |
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| `rsax.GenerateRSAKey(bits)` | `rsax.GenerateKeyPairPEM(bits)` / `rsax.SaveKeyPair(privPath, pubPath, bits)` |
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| `gpgx.Demo()` | `gpgx.Encrypt` / `Decrypt` / `Sign` / `Verify` 等 |
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| `aesx.AESCBCEncrypt` / `AESCBCDecrypter` | `aesx.EncryptCBC` / `aesx.DecryptCBC`（旧版带换行且不去填充，已删除） |
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### 3. 行为变化
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- **不再 panic。** 旧版 `rsax` 有 9 处 `panic`，公钥文件缺失会让进程崩溃。现在全部返回 `error`。
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- **不再有隐藏的文件 I/O。** RSA 加解密改为接收 PEM **内容**；需要按路径加载时用 `rsax.LoadPublicKey`，或门面的 `publicKeyFile` 选项。
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- **RSA 加密默认改为 OAEP（SHA-256）。** 旧版是 PKCS#1 v1.5，旧密文不再兼容。
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- **数据被静默忽略的情况已消除。** 未知选项名、类型不符的选项一律报错；给不使用密钥的算法（`BASE64`、哈希、口令哈希）传 `key` 会返回 `ErrUnexpectedKey`，而不是像旧版本那样静默忽略——后者会让调用方误以为数据受到了密钥保护。
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- **`EncryptType` 数值保持稳定。** 原有 0–24 的取值未变，新算法从 25 起追加。
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- **选项字符串一律按十六进制解析。** 旧版把 `salt` 当任意字符串使用。
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### 4. 依赖与工具链
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- Go 版本要求提升至 `go 1.26`。
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- `golang.org/x/crypto` 升级到 `v0.57.0`。
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- `golang.org/x/crypto/openpgp` 已废弃且被 `govulncheck` 判定为「设计上不安全、无修复版本」（`GO-2026-5932`），`gpgx` 已迁移到 `github.com/ProtonMail/go-crypto`。
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## 开发
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```bash
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go build ./...
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go vet ./...
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gofmt -l .
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go test ./...
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go test -race ./... # 需要 cgo
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go test -cover ./...
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go test -fuzz=FuzzDecryptNeverPanics -fuzztime=30s . # 模糊测试
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staticcheck ./... # 需要 go install honnef.co/go/tools/cmd/staticcheck@latest
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govulncheck ./...
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```
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`encryptx_test.go` 中的四个 `Fuzz*` 目标在普通 `go test` 下以种子语料运行，也可用 `-fuzz` 持续变异。它们集中覆盖**解密路径**——这些函数的输入直接来自网络或数据库等不可信来源，也是历史上出现过 `slice bounds out of range` 崩溃的地方。
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CI（`.github/workflows/ci.yml`）在每次推送时执行 gofmt、vet、staticcheck、build、`-race` 测试、fuzz 冒烟、govulncheck，并校验 `go.mod`/`go.sum` 与源码 import 一致。
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### 关于静态检查的豁免
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`ecdsax/staticcheck.conf` 对 `SA1019` 做了定向豁免。原因是该包必须**读取** `ecdsa.PrivateKey.D` 与 `PublicKey.X/Y` 做判空：标准库在这些字段缺失时会直接空指针 panic（已实测），而本库承诺「任何畸形密钥都返回 error，绝不 panic」。我们只读取、从不修改这些字段，不构成 Go 1.26 弃用说明所警告的风险。
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其余仅存于本库的废弃 API 用法（Blowfish、RIPEMD-160、CFB/OFB、RSA PKCS#1 v1.5）都在调用点用 `//lint:ignore` 标注了保留理由——它们的存在本身就是「与既有系统互操作」这一需求。
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## 许可
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MIT，见 [LICENSE](LICENSE)。
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Reference in New Issue
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