NXP 為了修正 CRYPTO1 的漏洞而引進了更安全的 AES-128（進階加密標準），接下來我們就用 Python + tkinter 來實作一個 AES-128 的加密解密展示工具。
AES-128 是目前全球政府與金融機構（包含新一代的智慧卡 MIFARE DESFire）廣泛使用的對稱式加密標準，安全性極高。
實作前的準備
Python 內建庫沒有完整的 AES 加密，我們需要使用目前最主流、安全的密碼學庫 pycryptodome。請先在終端機執行以下指令安裝：
import tkinter as tk
from tkinter import messagebox, ttk
import os
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import pad, unpad
class AES128CryptoApp:
def __init__(self, root):
self.root = root
self.root.title("NXP 升級方案：AES-128 安全加解密系統")
self.root.geometry("620x600")
self.root.resizable(False, False)
# 標題
title_label = tk.Label(root, text="AES-128 (CBC 模式) 密碼學工作台", font=("Arial", 16, "bold"), fg="#1B5E20")
title_label.pack(pady=10)
# 說明
intro_text = "相較於已被破解的 CRYPTO1，AES-128 是目前 NXP 高安全晶片（如 DESFire）的核心演算法。\n本系統展示對稱式區塊加密，包含自動填補（Padding）與初始向量（IV）控制。"
intro_label = tk.Label(root, text=intro_text, font=("Microsoft JhengHei", 9), justify="center", fg="#555")
intro_label.pack(pady=5)
# --- 參數設定區塊 ---
param_frame = tk.LabelFrame(root, text=" 1. AES 密鑰參數設定 (對稱金鑰與 IV) ", font=("Arial", 10, "bold"), padx=10, pady=10)
param_frame.pack(fill="x", padx=20, pady=10)
# 金鑰 (Key) - 16 Bytes
tk.Label(param_frame, text="128-bit 金鑰 (必須剛好 16 個字元/Bytes):").grid(row=0, column=0, sticky="w")
self.key_entry = tk.Entry(param_frame, width=35, font=("Courier", 10))
self.key_entry.insert(0, "NXP_DESFire_Key1")
self.key_entry.grid(row=0, column=1, pady=5, padx=5)
# 初始向量 (IV) - 16 Bytes
tk.Label(param_frame, text="初始向量 IV (必須剛好 16 個字元/Bytes):").grid(row=1, column=0, sticky="w")
self.iv_entry = tk.Entry(param_frame, width=35, font=("Courier", 10))
self.iv_entry.insert(0, "InitVector123456")
self.iv_entry.grid(row=1, column=1, pady=5, padx=5)
# 隨機生成按鈕
rand_btn = tk.Button(param_frame, text="🎲 隨機生成全新 Key & IV", command=self.generate_random_params, bg="#81C784")
rand_btn.grid(row=2, column=0, columnspan=2, pady=5)
# --- 操作區塊 ---
io_frame = tk.LabelFrame(root, text=" 2. 明文輸入與控制 ", font=("Arial", 10, "bold"), padx=10, pady=10)
io_frame.pack(fill="x", padx=20, pady=5)
tk.Label(io_frame, text="請輸入要加密的明文資料 (無長度限制):").pack(anchor="w")
self.plain_entry = tk.Entry(io_frame, width=65, font=("Microsoft JhengHei", 10))
self.plain_entry.insert(0, "NXP 晶片內部機密：帳戶卡片餘額為 $5,200 元")
self.plain_entry.pack(pady=5)
btn_frame = tk.Frame(io_frame)
btn_frame.pack(pady=5)
enc_btn = tk.Button(btn_frame, text="🔒 執行 AES 加密", command=self.aes_encrypt, bg="#E53935", fg="white", font=("Arial", 10, "bold"), width=15)
enc_btn.pack(side="left", padx=10)
dec_btn = tk.Button(btn_frame, text="🔓 執行 AES 解密", command=self.aes_decrypt, bg="#43A047", fg="white", font=("Arial", 10, "bold"), width=15)
dec_btn.pack(side="left", padx=10)
# --- 運算結果區塊 ---
res_frame = tk.LabelFrame(root, text=" 3. 密碼學運算結果顯示區 ", font=("Arial", 10, "bold"), padx=10, pady=10)
res_frame.pack(fill="both", expand=True, padx=20, pady=10)
# 密文顯示
tk.Label(res_frame, text="加密後的密文 (十六進位 HEX 顯示):", fg="#A30000", font=("Arial", 9, "bold")).pack(anchor="w")
self.cipher_output = tk.Text(res_frame, height=3, width=65, bg="#FBE9E7", font=("Courier", 10))
self.cipher_output.pack(pady=5)
# 解密顯示
tk.Label(res_frame, text="解密還原後的明文:", fg="#1B5E20", font=("Arial", 9, "bold")).pack(anchor="w")
self.plain_output = tk.Text(res_frame, height=2, width=65, bg="#E8F5E9", font=("Microsoft JhengHei", 10))
self.plain_output.pack(pady=5)
def generate_random_params(self):
""" 隨機生成強固的 16 位元組密鑰與 IV """
# 使用 os.urandom 生成隨機二進位，並轉為 16 字元的文字
rand_key = os.urandom(16).hex()[:16]
rand_iv = os.urandom(16).hex()[:16]
self.key_entry.delete(0, tk.END)
self.key_entry.insert(0, rand_key)
self.iv_entry.delete(0, tk.END)
self.iv_entry.insert(0, rand_iv)
# 清空下方的結果，避免混淆
self.cipher_output.delete("1.0", tk.END)
self.plain_output.delete("1.0", tk.END)
def get_key_and_iv(self):
""" 讀取並檢查 Key 和 IV 是否符合 AES-128 標準 """
key = self.key_entry.get().encode('utf-8')
iv = self.iv_entry.get().encode('utf-8')
if len(key) != 16 or len(iv) != 16:
messagebox.showerror(
"規格錯誤",
f"AES-128 要求金鑰與 IV 必須剛好為 16 位元組 (16個英文字元)！\n\n"
f"您目前輸入：\n金鑰長度: {len(key)} Bytes\nIV 長度: {len(iv)} Bytes"
)
return None, None
return key, iv
def aes_encrypt(self):
""" AES 加密邏輯 """
key, iv = self.get_key_and_iv()
if not key: return
# 讀取並清空舊結果
plaintext = self.plain_entry.get().encode('utf-8')
self.cipher_output.delete("1.0", tk.END)
self.plain_output.delete("1.0", tk.END) # 加密時順便清空舊的解密結果
if not plaintext:
messagebox.showwarning("提示", "請先輸入明文資料再執行加密！")
return
try:
# 1. 初始化 AES CBC 模式
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
# 2. 自動填充明文至 16 的倍數 (PKCS7 標準)
padded_data = pad(plaintext, AES.block_size)
# 3. 加密
ciphertext = cipher.encrypt(padded_data)
# 將二進位密文轉成 HEX 十六進位字串顯示
hex_cipher = ciphertext.hex().upper()
# 寫入文字框並強制刷新
self.cipher_output.insert("1.0", hex_cipher)
self.root.update_idletasks()
except Exception as e:
messagebox.showerror("加密失敗", f"錯誤原因: {str(e)}")
def aes_decrypt(self):
""" AES 解密邏輯 (修正版：包含強制清空與狀態異常捕獲) """
key, iv = self.get_key_and_iv()
if not key: return
# 1. 獲取密文並去除前後空白與換行
hex_cipher = self.cipher_output.get("1.0", tk.END).strip()
# 2. 【核心修正】每次點擊解密，先強制清空舊的解密文字框
self.plain_output.delete("1.0", tk.END)
if not hex_cipher:
messagebox.showwarning("提示", "密文框內無資料！請先執行加密，或手動填入 HEX 密文。")
return
try:
# 3. 將 HEX 字串還原為二進位
ciphertext = bytes.fromhex(hex_cipher)
# 4. 建立解密器 (對稱加密，Key 與 IV 必須與加密時完全相同)
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
# 5. 解密
decrypted_padded = cipher.decrypt(ciphertext)
# 6. 解除填充 (Unpad) 並用 UTF-8 解碼回人類可讀文字
original_text = unpad(decrypted_padded, AES.block_size).decode('utf-8')
# 7. 寫入解密顯示框，並強制通知 Tkinter GUI 刷新渲染
self.plain_output.insert("1.0", original_text)
self.root.update_idletasks()
except ValueError:
# 密碼學特點：如果 Key/IV 錯了，解密後的區塊尾端不會符合 PKCS7 填充規則，unpad 會直接報 ValueError
messagebox.showerror(
"解密失敗 (密鑰不匹配)",
"無法解密！原因如下：\n"
"1. 您可能點擊了『隨機生成 Key & IV』，導致目前的密鑰與當初加密時的密鑰不一致。\n"
"2. 密文 (HEX) 內容在傳輸或複製時遭到篡改。"
)
except Exception as e:
messagebox.showerror("系統錯誤", f"解密時發生非預期錯誤: {str(e)}")
if __name__ == "__main__":
root = tk.Tk()
app = AES128CryptoApp(root)
root.mainloop()
測試建議步驟（感受密碼學的安全特性）
正常測試：直接點擊 🔒 執行 AES 加密 $\to$ 紅色框出現密文 $\to$ 接著點擊 🔓 執行 AES 解密 $\to$ 綠色框完美還原明文。
安全干擾測試（模擬駭客改密鑰）：
