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AES加密 - ios与Java的同步实现看着一篇足够了

AES加密 - ios与Java的同步实现看着一篇足够了

作者: FSDemo | 来源:发表于2024-09-16 23:42 被阅读0次

    前端PKCS7Padding与服务端PKCS5Padding报错看着一篇就够了,没那么复杂。

    AES是开发中常用的加密算法之一。然而由于前后端开发使用的语言不统一,导致经常出现前端加密而后端不能解密的情况出现。然而无论什么语言系统,AES的算法总是相同的, 因此导致结果不一致的原因在于 加密设置的参数不一致 。于是先来看看在两个平台使用AES加密时需要统一的几个参数。

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

    密钥长度

    AES算法下,key的长度有三种:128、192和256 bits。由于历史原因,JDK默认只支持不大于128 bits的密钥,而128 bits的key已能够满足商用安全需求。因此本例先使用AES-128。(Java使用大于128 bits的key方法在文末提及)

    加密模式

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

    填充方式

    由于块加密只能对特定长度的数据块进行加密,因此CBC、ECB模式需要在最后一数据块加密前进行数据填充。(CFB,OFB和CTR模式由于与key进行加密操作的是上一块加密后的密文,因此不需要对最后一段明文进行填充)

    iOS SDK中提供了PKCS7Padding,而JDK则提供了PKCS5Padding。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是相等的:每需要填充χ个字节,填充的值就是χ。
    初始向量

    使用除ECB以外的其他加密模式均需要传入一个初始向量,其大小与Block Size相等(AES的Block Size为128 bits),而两个平台的API文档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。

    有了上述的基础之后,可以开始分别在两个平台进行实现了。

    iOS实现

    先定义一个初始向量的值。

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

    确定密钥长度,这里选择 AES-128。

    size_t const kKeySize = kCCKeySizeAES128;
    

    加密方法

    + (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,然后指明使用 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;
    }
    

    解密方法

    
    + (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;
    }
    

    Java实现

    同理先在类中定义一个初始向量,需要与iOS端的统一。

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

    另 Java 不需手动设置密钥大小,系统会自动根据传入的 Key 进行判断。

    加密方法

    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 不可以使用 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、工作模式和填充方式
    Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec, ivParameterSpec);
    byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(byteContent);
    // 同样对加密后数据进行 base64 编码
    Encoder encoder = Base64.getEncoder();
    return encoder.encodeToString(encryptedBytes);
    }
    

    解密方法

    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");
    }
    

    至此,AES 在 iOS 与 Java 同步实现完成。

    注意以上实现的是 AES-128,因此方法传入的 key 需为长度为 16 的字符串。

    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/ ,然后修改 iOS 端的 kKeySize 和两端对应的 key 即可。
    文章来源:
    感谢博主:Gavin-Wang

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