基于 AES 算法的 CTR 模式演示程序

以下是基于 AES 算法的 CTR 模式演示程序的Python代码实现：

from Crypto.Cipher import AES
import os

key = os.urandom(16)  # 生成随机的 16 字节密钥
iv = os.urandom(16)  # 生成随机的 16 字节初始向量

def encrypt_ctr(plaintext):
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CTR, nonce=iv)  # 使用 CTR 模式创建 AES 加密器
    ciphertext = cipher.encrypt(plaintext)  # 加密明文
    return ciphertext

def decrypt_ctr(ciphertext):
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CTR, nonce=iv)  # 使用 CTR 模式创建 AES 解密器
    plaintext = cipher.decrypt(ciphertext)  # 解密密文
    return plaintext

# 测试
plaintext = b'This is a test message.'
print('明文：', plaintext)

ciphertext = encrypt_ctr(plaintext)
print('密文：', ciphertext)

decrypted_plaintext = decrypt_ctr(ciphertext)
print('解密后的明文：', decrypted_plaintext)

在上面的代码中，我们使用 `os.urandom()` 函数生成随机的 16 字节密钥和初始向量。然后，我们定义了 `encrypt_ctr()` 和 `decrypt_ctr()` 函数来分别进行加密和解密操作。这里我们使用了 PyCrypto 库中的 `Crypto.Cipher.AES` 类来创建 AES 加密器和解密器，并指定使用 CTR 模式。

在测试部分，我们定义了一个测试明文，然后使用 `encrypt_ctr()` 函数对其进行加密，得到密文。接着，我们使用 `decrypt_ctr()` 函数对密文进行解密，得到解密后的明文，并将其输出。

需要注意的是，CTR 模式下的初始向量不能重复使用，每次加密时都需要使用一个新的随机向量。在实际应用中，初始向量通常会和密文一起发送给接收方，接收方在解密时使用这个初始向量来还原加密过程。