AES加密 - iOS與Java的同步實現

時間 2019-12-09

原文原文鏈接

AES是開發中經常使用的加密算法之一。然而因爲先後端開發使用的語言不統一，致使常常出現前端加密然後端不能解密的狀況出現。然而不管什麼語言系統，AES的算法老是相同的，所以致使結果不一致的緣由在於 加密設置的參數不一致 。因而先來看看在兩個平臺使用AES加密時須要統一的幾個參數。html

密鑰長度（Key Size）
加密模式（Cipher Mode）
填充方式（Padding）
初始向量（Initialization Vector）

密鑰長度

AES算法下，key的長度有三種：12八、192和256 bits。因爲歷史緣由，JDK默認只支持不大於128 bits的密鑰，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使用大於128 bits的key方法在文末說起）前端

加密模式

AES屬於塊加密（Block Cipher），塊加密中有CBC、ECB、CTR、OFB、CFB等幾種工做模式。本例統一使用CBC模式。java

填充方式

因爲塊加密只能對特定長度的數據塊進行加密，所以CBC、ECB模式須要在最後一數據塊加密前進行數據填充。（CFB，OFB和CTR模式因爲與key進行加密操做的是上一塊加密後的密文，所以不須要對最後一段明文進行填充）git

在iOS SDK中提供了PKCS7Padding，而JDK則提供了PKCS5Padding。原則上PKCS5Padding限制了填充的Block Size爲8 bytes，而Java實際上當塊大於該值時，其PKCS5Padding與PKCS7Padding是相等的：每須要填充χ個字節，填充的值就是χ。github

初始向量

使用除ECB之外的其餘加密模式均須要傳入一個初始向量，其大小與Block Size相等（AES的Block Size爲128 bits），而兩個平臺的API文檔均指明當不傳入初始向量時，系統將默認使用一個全0的初始向量。算法

有了上述的基礎以後，能夠開始分別在兩個平臺進行實現了。後端

具體實現

iOS實現

先定義一個初始向量的值。安全

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

肯定密鑰長度，這裏選擇 AES-128。oracle

size_t const kKeySize = kCCKeySizeAES128;

加密操做：dom

+ (NSString *)encryptAES:(NSString *)content key:(NSString *)key {

    NSData *contentData = [content dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    NSUInteger dataLength = contentData.length;

    // 爲結束符'\0' +1
    char keyPtr[kKeySize + 1];
    memset(keyPtr, 0, sizeof(keyPtr));
    [key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];

    // 密文長度 <= 明文長度 + 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,  // 系統默認使用 CBC，而後指明使用 PKCS7Padding
                                          keyPtr,
                                          kKeySize,
                                          initVector.bytes,
                                          contentData.bytes,
                                          dataLength,
                                          encryptedBytes,
                                          encryptSize,
                                          &actualOutSize);

    if (cryptStatus == kCCSuccess) {
        // 對加密後的數據進行 base64 編碼
        return [[NSData dataWithBytesNoCopy:encryptedBytes length:actualOutSize] base64EncodedStringWithOptions:NSDataBase64EncodingEndLineWithLineFeed];
    }
    free(encryptedBytes);
    return nil;
}

Java實現

同理先在類中定義一個初始向量，須要與iOS端的統一。

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

另 Java 不需手動設置密鑰大小，系統會自動根據傳入的 Key 進行判斷。

加密操做：

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

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

    // 注意，爲了能與 iOS 統一
    // 這裏的 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);

    // 一樣對加密後數據進行 base64 編碼
    Encoder encoder = Base64.getEncoder();
    return encoder.encodeToString(encryptedBytes);
}

注意以上實現的是 AES-128，所以方法傳入的 key 需爲長度爲 16 的字符串。