AES三端加密解密 – iOS与Android,JS的同步实现

时间 2019-11-22

原文原文链接

AES是开发中经常使用的加密算法之一。然而因为先后端开发使用的语言不统一，致使常常出现前端加密然后端不能解密的状况出现。然而不管什么语言系统，AES的算法老是相同的，所以致使结果不一致的缘由在于加密设置的参数不一致。因而先来看看在三个平台使用AES加密时须要统一的几个参数。前端

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密钥长度（Key Size）
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加密模式（Cipher Mode）
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填充方式（Padding）
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初始向量（Initialization Vector）
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密钥长度

AES算法下，key的长度有三种：12八、192和256 bits。因为历史缘由，JDK默认只支持不大于128 bits的密钥，而128 bits的key已可以知足商用安全需求。所以本例先使用AES-128。（Java使用大于128 bits的key方法在最后说起）算法

加密模式

AES属于块加密（Block Cipher），块加密中有CBC、ECB、CTR、OFB、CFB等几种工做模式。本例统一使用CBC模式。后端

填充方式

因为块加密只能对特定长度的数据块进行加密，所以CBC、ECB模式须要在最后一数据块加密前进行数据填充。（CFB，OFB和CTR模式因为与key进行加密操做的是上一块加密后的密文，所以不须要对最后一段明文进行填充）安全

在iOS SDK中提供了PKCS7Padding，而JDK则提供了PKCS5Padding，JS提供CryptoJS.pad.Pkcs7。原则上PKCS5Padding限制了填充的Block Size为8 bytes，而Java实际上当块大于该值时，其PKCS5Padding与PKCS7Padding、Pkcs7是相等的：每须要填充χ个字节，填充的值就是χ。dom

初始向量

使用除ECB之外的其余加密模式均须要传入一个初始向量，其大小与Block Size相等（AES的Block Size为128 bits），而三端API均指明当不传入初始向量时，系统将默认使用一个全0的初始向量。编码

三端代码实现

注意三端实现的是 AES-128，所以方法传入的 key 需为长度为 16 的字符串。加密

Java实现

先定义一个初始向量的值。code

private static final String IV_STRING = "16-Bytes--String";

加密：orm

public static String encryptAES(String content, String key) 
			throws InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException, 
			NoSuchPaddingException, UnsupportedEncodingException, 
			InvalidAlgorithmParameterException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {

		byte[] byteContent = content.getBytes("UTF-8");

	    // 注意，为了能与 iOS 统一
	    // 这里的 key 不可使用 KeyGenerator、SecureRandom、SecretKey 生成
		byte[] enCodeFormat = key.getBytes();
	    SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
			
	    byte[] initParam = IV_STRING.getBytes();
	    IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(initParam);
			
	    // 指定加密的算法、工做模式和填充方式
	    Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
	    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec, ivParameterSpec);
		
	    byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(byteContent);
		
	    // 一样对加密后数据进行 base64 编码
	    Encoder encoder = Base64.getEncoder();
	    return encoder.encodeToString(encryptedBytes);
	}

解密：图片

public static String decryptAES(String content, String key) 
			throws InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException, 
			NoSuchPaddingException, InvalidAlgorithmParameterException, 
			IllegalBlockSizeException, BadPaddingException, UnsupportedEncodingException {
			
	    // base64 解码
	    Decoder decoder = Base64.getDecoder();
	    byte[] encryptedBytes = decoder.decode(content);
		
	    byte[] enCodeFormat = key.getBytes();
	    SecretKeySpec secretKey = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
		
	    byte[] initParam = IV_STRING.getBytes();
	    IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(initParam);

	    Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
	    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, ivParameterSpec);

	    byte[] result = cipher.doFinal(encryptedBytes);
		
	    return new String(result, "UTF-8");
	}

-iOS实现

先定义一个初始向量的值

NSString *const kInitVector = @"16-Bytes--String"

肯定密钥长度，这里选择 AES-128。

size_t const kKeySize = kCCKeySizeAES128

加密：

+ (NSString *)encryptAES:(NSString *)content key:(NSString *)key {
    
    NSData *contentData = [content dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    NSUInteger dataLength = contentData.length;
    
    // 为结束符'\0' +1
    char keyPtr[kKeySize + 1];
    memset(keyPtr, 0, sizeof(keyPtr));
    [key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];
    
    // 密文长度 <= 明文长度 + BlockSize
    size_t encryptSize = dataLength + kCCBlockSizeAES128;
    void *encryptedBytes = malloc(encryptSize);
    size_t actualOutSize = 0;
    
    NSData *initVector = [kInitVector dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    
    CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCEncrypt,
                                          kCCAlgorithmAES,
                                          kCCOptionPKCS7Padding,  // 系统默认使用 CBC，而后指明使用 PKCS7Padding
                                          keyPtr,
                                          kKeySize,
                                          initVector.bytes,
                                          contentData.bytes,
                                          dataLength,
                                          encryptedBytes,
                                          encryptSize,
                                          &actualOutSize);
    
    if (cryptStatus == kCCSuccess) {
        // 对加密后的数据进行 base64 编码
        return [[NSData dataWithBytesNoCopy:encryptedBytes length:actualOutSize] base64EncodedStringWithOptions:NSDataBase64EncodingEndLineWithLineFeed];
    }
    free(encryptedBytes);
    return nil;
}

解密：

+ (NSString *)decryptAES:(NSString *)content key:(NSString *)key {
    // 把 base64 String 转换成 Data
    NSData *contentData = [[NSData alloc] initWithBase64EncodedString:content options:NSDataBase64DecodingIgnoreUnknownCharacters];
    NSUInteger dataLength = contentData.length;
    
    char keyPtr[kKeySize + 1];
    memset(keyPtr, 0, sizeof(keyPtr));
    [key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];
    
    size_t decryptSize = dataLength + kCCBlockSizeAES128;
    void *decryptedBytes = malloc(decryptSize);
    size_t actualOutSize = 0;
    
    NSData *initVector = [kInitVector dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    
    CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCDecrypt,
                                          kCCAlgorithmAES,
                                          kCCOptionPKCS7Padding,
                                          keyPtr,
                                          kKeySize,
                                          initVector.bytes,
                                          contentData.bytes,
                                          dataLength,
                                          decryptedBytes,
                                          decryptSize,
                                          &actualOutSize);
    
    if (cryptStatus == kCCSuccess) {
        return [[NSString alloc] initWithData:[NSData dataWithBytesNoCopy:decryptedBytes length:actualOutSize] encoding:NSUTF8StringEncoding];
    }
    free(decryptedBytes);
    return nil;
}

JS实现

先定义一个初始向量的值

var ivString = "16-Bytes--String";

加密：

解密：

关于Java使用大于128 bits的key

到Oracle官网下载对应Java版本的 JCE ，解压后放到 JAVA_HOME/jre/lib/security/ ，而后修改 iOS 端的 kKeySize和三端对应的 key 便可。