AES是開發中常用的加密演算法之一。然而由於前後端開發使用的語言不統一，導致經常出現前端加密而後端不能解密的情況出現。然而無論什麼語言系統，AES的演算法總是相同的， 因此導致結果不一致的原因在於 加密設定的引數不一致 。於是先來看看在兩個平臺使用AES加密時需要統一的幾個引數。
- 金鑰長度（Key Size）
- 加密模式（Cipher Mode）
- 填充方式（Padding）
- 初始向量（Initialization Vector）
金鑰長度
AES演算法下，key的長度有三種：128、192和256 bits。由於歷史原因，JDK預設只支援不大於128 bits的金鑰，而128 bits的key已能夠滿足商用安全需求。因此本例先使用AES-128。（Java使用大於128 bits的key方法在文末提及）
加密模式
AES屬於塊加密（Block Cipher），塊加密中有CBC、ECB、CTR、OFB、CFB等幾種工作模式。本例統一使用CBC模式。
填充方式
由於塊加密只能對特定長度的資料塊進行加密，因此CBC、ECB模式需要在最後一資料塊加密前進行資料填充。（CFB，OFB和CTR模式由於與key進行加密操作的是上一塊加密後的密文，因此不需要對最後一段明文進行填充）
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為8 bytes，而Java實際上當塊大於該值時，其PKCS5Padding與PKCS7Padding是相等的：每需要填充χ個位元組，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傳入一個初始向量，其大小與Block Size相等（AES的Block Size為128 bits），而兩個平臺的API文件均指明當不傳入初始向量時，系統將預設使用一個全0的初始向量。
有了上述的基礎之後，可以開始分別在兩個平臺進行實現了。
iOS實現
先定義一個初始向量的值。
|
1 |
NSString *const kInitVector = @"16-Bytes--String"; |
確定金鑰長度，這裡選擇 AES-128。
|
1 |
size_t const kKeySize = kCCKeySizeAES128; |
加密方法
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 |
+ (NSString *)encryptAES:(NSString *)content key:(NSString *)key { NSData *contentData = [content dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding]; NSUInteger dataLength = contentData.length; // 為結束符'\\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, // 系統預設使用 CBC，然後指明使用 PKCS7Padding keyPtr, kKeySize, initVector.bytes, contentData.bytes, dataLength, encryptedBytes, encryptSize, &actualOutSize); if (cryptStatus == kCCSuccess) { // 對加密後的資料進行 base64 編碼 return [[NSData dataWithBytesNoCopy:encryptedBytes length:actualOutSize] base64EncodedStringWithOptions:NSDataBase64EncodingEndLineWithLineFeed]; } free(encryptedBytes); return nil; } |
解密方法
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 |
+ (NSString *)decryptAES:(NSString *)content key:(NSString *)key { // 把 base64 String 轉換成 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實現
同理先在類中定義一個初始向量，需要與iOS端的統一。
|
1 |
private static final String IV_STRING = "16-Bytes--String"; |
另 Java 不需手動設定金鑰大小，系統會自動根據傳入的 Key 進行判斷。
加密方法
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 |
public static String encryptAES(String content, String key) throws InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, UnsupportedEncodingException, InvalidAlgorithmParameterException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException { byte[] byteContent = content.getBytes("UTF-8"); // 注意，為了能與 iOS 統一 // 這裡的 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); // 指定加密的演算法、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); // 同樣對加密後資料進行 base64 編碼 Encoder encoder = Base64.getEncoder(); return encoder.encodeToString(encryptedBytes); } |
解密方法
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 |
public static String decryptAES(String content, String key) throws InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidAlgorithmParameterException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException, UnsupportedEncodingException { // base64 解碼 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 與 Java 同步實現完成。
注意以上實現的是 AES-128，因此方法傳入的 key 需為長度為 16 的字串。
關於Java使用大於128 bits的key
到Oracle官網下載對應Java版本的 JCE ，解壓後放到 JAVA_HOME/jre/lib/security/ ，然後修改 iOS 端的 kKeySize 和兩端對應的 key 即可。
以上。
附上完整程式碼：
可直接使用，歡迎各種star和fork~