练习：AES 加密／解密

本练习将使用对称密码 AES-256-CBC，结合 Scrypt 密钥派生和 HMAC 消息认证码，对文本消息进行加密和解密。实际上，我们将实现一个基于密码的对称认证加密方案。

对称加密（AES + Scrypt + HMAC）

编写程序，使用给定密码对文本消息进行加密。按以下步骤进行：

• 使用带随机盐（128 位）的 Scrypt（n=16384, r=16, p=1），从密码派生一个 512 位密钥。
  • 将派生密钥拆分为两个 256 位子密钥：加密密钥和 HMAC 密钥。
• 使用 PKCS7 算法填充输入消息，使其长度成为 16 字节（128 位）的倍数。
• 使用加密密钥，通过 AES-256-CBC 加密填充后的消息。所得结果为密文，其长度应为 16 字节（128 位）的倍数，即 AES 密码的分组大小。
  • 使用随机生成的 128 位初始化向量（IV）。
• 使用 HMAC-SHA256（hmac_key、ciphertext）计算消息认证码（MAC）。

输入：消息 + 密码（以空格分隔）。

输出：包含以下内容的 JSON 文档（参见下例）：

• Scrypt 随机生成的 salt（十六进制格式）。
• AES 密码使用的随机生成 iv（十六进制格式）。
• AES 密码生成的加密消息 ciphertext（十六进制格式）。
• 消息认证码 mac（十六进制格式）。

使用你选择的编程语言编写代码。

请注意，由于 salt 和 iv 是随机生成的，你得到的上述输出会有所不同。

对称解密（AES + Scrypt + HMAC）

编写程序，使用给定密码对作为输入的加密消息进行解密。

• 使用 JSON 中的盐和 Scrypt（n=16384, r=16, p=1），从密码派生一个 512 位密钥。
  • 将派生密钥拆分为两个 256 位子密钥：加密密钥和 HMAC 密钥。
• 使用 HMAC-SHA256（hmac_key、ciphertext）计算消息认证码（MAC）。
  • 将该 MAC 与 JSON 文档中的 MAC 进行比较。
  • MAC 相同表示“密码正确／解密成功”。
  • MAC 不同表示“密码错误／输入数据不正确”。
• 使用加密密钥和 JSON 中的 IV，通过 AES-256-CBC 解密输入中的密文。
• 使用 PKCS7 算法对解密消息去除填充，将其从 16 字节（128 位）的倍数还原到原始长度（通常更短）。

输入：密码 + JSON（以空格分隔）。JSON 的格式与上一练习的输出完全相同（包含 salt、iv、ciphertext 和 mac，均为十六进制数）。

输出：Decrypted: + 原始解密消息；如果密码错误或发生其他问题，则输出文本 Decryption failed!。

使用你选择的编程语言编写代码。