iOS與PHP/Android AES128 ECB NoPadding加密

前言

談談AES加密，網上有很多的版本，當我沒有真正在加密安全問題前，總以為百度出來某個AES加密算法就可以直接使用，實際上當我真正要做加密時，遇到了很多的坑，原來不是拿過來就能用的。寫下本篇文章，記錄下曾經遇到的坑，嚴防以后再出現同樣的坑。

AES規則

原輸入數據不夠16字節的整數位時，就要補齊。因此就會有padding，若使用不同的padding，那么加密出來的結果也會不一樣。

AES加密算法

蘋果提供給我們的API只有這一個函數用來加密或者解密：

 

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CCCryptorStatus CCCrypt(     CCOperation op,         /* kCCEncrypt, etc. */     CCAlgorithm alg,        /* kCCAlgorithmAES128, etc. */     CCOptions options,      /* kCCOptionPKCS7Padding, etc. */     const void *key,     size_t keyLength,     const void *iv,         /* optional initialization vector */     const void *dataIn,     /* optional per op and alg */     size_t dataInLength,     void *dataOut,          /* data RETURNED here */     size_t dataOutAvailable,     size_t *dataOutMoved)     __OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_4, __IPHONE_2_0);

 

• 其中第一個CCOperation只有兩個值，要么是kCCEncrypt表示加密，要么是kCCDecrypt表示解密。
• 第二個參數表示加密的算法，它只有以下向種類型：

 

 

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enum {     kCCAlgorithmAES128 = 0,     kCCAlgorithmAES = 0,     kCCAlgorithmDES,     kCCAlgorithm3DES,           kCCAlgorithmCAST,           kCCAlgorithmRC4,     kCCAlgorithmRC2,       kCCAlgorithmBlowfish     }; typedef uint32_t CCAlgorithm;

我們這里使用的是kCCAlgorithmAES128表示使用AES128位加密。

• 第三個參數表示選項，這里使用的是kCCOptionECBMode，表示ECB：

 

 

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enum {     /* options for block ciphers */     kCCOptionPKCS7Padding   = 0x0001,     kCCOptionECBMode        = 0x0002     /* stream ciphers currently have no options */ }; typedef uint32_t CCOptions;

 

• 第四個參數表示加密/解密的密鑰。
• 第五個參數keyLength表示密鑰的長度。
• 第六個參數iv是個固定值，通過直接使用密鑰即可。大家一定要注視這個參數，如果安卓、服務端和iOS端不統一，那么加密結果就會不一樣，解密可能能解出來，但是解密后在末尾會出現一些\0、\t之類的。
• 第七個參數dataIn表示要加密/解密的數據。
• 第八個參數dataInLength表示要加密/解密的數據的長度。
• 第九個參數dataOut用於接收加密后/解密后的結果。
• 第十個參數dataOutAvailable表示加密后/解密后的數據的長度。
• 第十一個參數dataOutMoved表示實際加密/解密的數據的長度。（因為有補齊）

加密算法

依賴於第三方庫：GTMBase64，這個庫已經幾年沒有維護了，現在還是MRC版本，要使用請到GITHUB查看使用教程，那里有ARC接入說明：

 

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+ (NSString *)hyb_AESEncrypt:(NSString *)plainText password:(NSString *)key {   if (key == nil || (key.length != 16 && key.length != 32)) {     return nil;   }      char keyPtr[kCCKeySizeAES128+1];   memset(keyPtr, 0, sizeof(keyPtr));   [key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];         char ivPtr[kCCBlockSizeAES128+1];   memset(ivPtr, 0, sizeof(ivPtr));   [key getCString:ivPtr maxLength:sizeof(ivPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];      NSData* data = [plainText dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];   NSUInteger dataLength = [data length];      int diff = kCCKeySizeAES128 - (dataLength % kCCKeySizeAES128);   unsigned long newSize = 0;      if(diff > 0) {     newSize = dataLength + diff;   }      char dataPtr[newSize];   memcpy(dataPtr, [data bytes], [data length]);   for(int i = 0; i < diff; i++) {     // 這里是關鍵，這里是使用NoPadding的     dataPtr[i + dataLength] = 0x0000;   }      size_t bufferSize = newSize + kCCBlockSizeAES128;   void *buffer = malloc(bufferSize);   memset(buffer, 0, bufferSize);      size_t numBytesCrypted = 0;      CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCEncrypt,                                         kCCAlgorithmAES128,                                         kCCOptionECBMode,                                         [key UTF8String],                                         kCCKeySizeAES128,                                         ivPtr,                                         dataPtr,                                         sizeof(dataPtr),                                         buffer,                                         bufferSize,                                         &numBytesCrypted);      if (cryptStatus == kCCSuccess) {     NSData *resultData = [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer length:numBytesCrypted];     return [GTMBase64 stringByEncodingData:resultData];   }      free(buffer);   return nil; }

對於加密算法，大家一定要注意，保證iOS、安卓、服務端的加密規則是一定的，建議統一使用No Padding的，這里使用No Padding是這樣的：

 

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for(int i = 0; i < diff; i++) {     // 這里是關鍵，這里是使用NoPadding的     dataPtr[i + dataLength] = 0x0000; }

其實所謂Padding就是指在位數不夠需要補齊時，使用什么來填充，而No Padding就是使用16個0，對應0x0000.如果三端不統一，加密出來就算能解密，也會出現一些奇怪的字符，甚至會有部分亂碼。

另外，這里使用的是kCCOptionECBMode，也就是ECB。在安卓端和PHP端，也得使用ECB。在調試過程中，發現PHP使用CBC解密不了IOS端的。於是改成了使用ECB。

解密算法

依賴於第三方庫：GTMBase64，這個庫已經幾年沒有維護了，現在還是MRC版本，要使用請到GITHUB查看使用教程，那里有ARC接入說明：

 

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+ (NSString *)hyb_AESDecrypt:(NSString *)encryptText password:(NSString *)key {   if (key == nil || (key.length != 16 && key.length != 32)) {     return nil;   }      char keyPtr[kCCKeySizeAES128 + 1];   memset(keyPtr, 0, sizeof(keyPtr));   [key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];      char ivPtr[kCCBlockSizeAES128 + 1];   memset(ivPtr, 0, sizeof(ivPtr));   [key getCString:ivPtr maxLength:sizeof(ivPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];      NSData *data = [GTMBase64 decodeData:[encryptText dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding]];   NSUInteger dataLength = [data length];   size_t bufferSize = dataLength + kCCBlockSizeAES128;   void *buffer = malloc(bufferSize);      size_t numBytesCrypted = 0;   CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCDecrypt,                                         kCCAlgorithmAES128,                                         kCCOptionECBMode,                                         [key UTF8String],                                         kCCBlockSizeAES128,                                         ivPtr,                                         [data bytes],                                         dataLength,                                         buffer,                                         bufferSize,                                         &numBytesCrypted);   if (cryptStatus == kCCSuccess) {     NSData *resultData = [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer length:numBytesCrypted];          NSString *decoded=[[NSString alloc] initWithData:resultData encoding:NSUTF8StringEncoding];     return decoded;   }      free(buffer);   return nil; }

解密時也得跟加密一樣指定為ECB，否則解出來會出現亂碼，或者末尾會出現\0、\t之類的符號。

寫在最后

開發中總會遇到各種坑，網上查了很多的資料，但是終究沒有說明解決的辦法，而是只將自己的代碼放出來。對於剛接觸這方面知識的開發人員來說，是很懵懂的。甚至很多新手會覺得系統就是這樣的，我也沒辦法。其實總會有解決辦法的，關鍵在於與其他各端統一連調。

 

• 一行代碼實現加密

更新：MD5加密是單向的，只能加密不能解密(破解除外)。標題可能會引起讀者誤解，已經改正，感謝Li_Cheng同學的提醒，另外筆者發現Li_Cheng同學有篇MD5加密更為詳盡的文章，推薦閱讀:iOS開發 關於MD5加密的相關使用

加密的Demo，歡迎下載

java端的加密解密，讀者可以看我同事的這篇文章http://www.jianshu.com/p/98569e81cc0b

最近做了一個移動項目，是有服務器和客戶端類型的項目，客戶端是要登錄才行的，服務器也會返回數據，服務器是用Java開發的，客戶端要同時支持多平台（Android、iOS），在處理iOS的數據加密的時候遇到了一些問題。起初采取的方案是DES加密，老大說DES加密是對稱的，網絡抓包加上反編譯可能會被破解，故采取RSA方式加密。RSA加密時需要公鑰和私鑰，客戶端保存公鑰加密數據，服務器保存私鑰解密數據。（iOS端公鑰加密私鑰解密、java端公鑰加密私鑰解密，java端私鑰加密公鑰解密都容易做到，iOS不能私鑰加密公鑰解密，只能用於驗簽）。

問題

問題1：iOS端公鑰加密的數據用Java端私鑰解密。

iOS無論使用系統自帶的sdk函數，用mac產生的或者使用java的jdk產生的公鑰和私鑰，進行加密解密自己都可以使用。不過ios加密，java解密，或者反過來就不能用了。要么是無法創建報告個-9809或-50的錯誤，要么解出來是亂碼。ios系統函數種只有用公鑰加密，私鑰解密的方式。而公鑰加密每次結果都不同。

MAC上生成公鑰、私鑰的方法，及使用

• 1.打開終端，切換到自己想輸出的文件夾下
  
• 2.輸入指令:openssl（openssl是生成各種秘鑰的工具，mac已經嵌入
  
• 3.輸入指令:genrsa -out rsa_private_key.pem 1024 (生成私鑰，java端使用的)
  
• 4.輸入指令:rsa -in rsa_private_key.pem -out rsa_public_key.pem -pubout (生成公鑰)
  
• 5.輸入指令:pkcs8 -topk8 -in rsa_private_key.pem -out pkcs8_rsa_private_key.pem -nocrypt(私鑰轉格式，在ios端使用私鑰解密時用這個私鑰)
  注意:在MAC上生成三個.pem格式的文件，一個公鑰，兩個私鑰，都可以在終端通過指令vim xxx.pem 打開，里面是字符串，第三步生成的私鑰是java端用來解密數據的，第五步轉換格式的私鑰iOS端可以用來調試公鑰、私鑰解密（因為私鑰不留在客戶端）
  詳細步驟

問題2：服務器返回數據也要加密，老大打算用java私鑰加密,ios用公鑰解密（由於iOS做不到用私鑰加密公鑰解密，只能私鑰加密公鑰驗簽），所以這種方案也有問題。

通過看一些大牛的介紹，了解了iOS常用的加密方式

• 1 通過簡單的URLENCODE ＋ BASE64編碼防止數據明文傳輸
  
• 2 對普通請求、返回數據，生成MD5校驗（MD5中加入動態密鑰），進行數據完整性（簡單防篡改，安全性較低，優點：快速）校驗
  
• 3 對於重要數據，使用RSA進行數字簽名，起到防篡改作
  
• 4 對於比較敏感的數據，如用戶信息（登陸、注冊等），客戶端發送使用RSA加密，服務器返回使用DES(AES)加密
  原因：客戶端發送之所以使用RSA加密，是因為RSA解密需要知道服務器私鑰，而服務器私鑰一般盜取難度較大；如果使用DES的話，可以通過破解客戶端獲取密鑰，安全性較低。而服務器返回之所以使用DES，是因為不管使用DES還是RSA，密鑰（或私鑰）都存儲在客戶端，都存在被破解的風險，因此，需要采用動態密鑰，而RSA的密鑰生成比較復雜，不太適合動態密鑰，並且RSA速度相對較慢，所以選用DES）
  所以此次加密，我們選擇了第四種加密方式
  

加密方式

ios端進行DES加密、解密時非常方便

1、引入頭文件 #import "DES3Util.h" 2、加密時調用類方法 +(NSString *) encryptUseDES:(NSString *)plainText key:(NSString *)key; 3、解密時調用類方法 +(NSString *)decryptUseDES:(NSString *)cipherText key:(NSString *)key;

ios端進行RSA加密、解密時非常方便

1、引入頭文件 #import "RSAUtil.h" 2、公鑰加密時調用類方法： + (NSString *)encryptString:(NSString *)str publicKey:(NSString *)pubKey; + (NSData *)encryptData:(NSData *)data publicKey:(NSString *)pubKey; 3、私鑰解密時調用類方法 + (NSString *)decryptString:(NSString *)str privateKey:(NSString *)privKey; + (NSData *)decryptData:(NSData *)data privateKey:(NSString *)privKey;

ios端進行MD5加密、解密時非常方便

1、引入頭文件 #import "MD5Util" 2、加密時調用方法：- (NSString *)md5:(NSString *)str;

ios端進行AES加密、解密時非常方便

1、引入頭文件 #import "AES.h" 2、加密時調用方法 + (NSString *)encrypt:(NSString *)message password:(NSString *)password; 2、解密時調用的方法 + (NSString *)decrypt:(NSString *)base64EncodedString password:(NSString *)password;

有關RSA、MD5、AES加密的原理介紹

• MD5加密

iOS中提供了很多種加密算法，對於存儲密碼，可以使用不可逆的MD5加密。
使用MD5加密需要導入頭文件:
''#import <CommonCrypto/CommonDigest.h>

##### 簡單的MD5加密 + ( NSString *)md5String:( NSString *)str { const char *myPasswd = [str UTF8String ]; unsigned char mdc[ 16 ]; CC_MD5 (myPasswd, ( CC_LONG ) strlen (myPasswd), mdc); NSMutableString *md5String = [ NSMutableString string ]; for ( int i = 0 ; i< 16 ; i++) { [md5String appendFormat : @"%02x" ,mdc[i]]; } return md5String; } ##### 復雜一些的MD5加密 + ( NSString *)md5String:( NSString *)str { const char *myPasswd = [str UTF8String ]; unsigned char mdc[ 16 ]; CC_MD5 (myPasswd, ( CC_LONG ) strlen (myPasswd), mdc); NSMutableString *md5String = [ NSMutableString string ]; [md5String appendFormat : @"%02x" ,mdc[ 0 ]]; for ( int i = 1 ; i< 16 ; i++) { [md5String appendFormat : @"%02x" ,mdc[i]^mdc[ 0 ]];

•  AES加密

高級加密標准（Advanced Encryption Standard，AES），又稱Rijndael加密法。 以下實現代碼中分別為NSData和NSString增加了一個Category。使用時直接調用即可。

需要注意的是，AES並不能作為HASH算法，加密並解密后的結果，並不一定與原文相同，使用時請注意進行結果驗算。例如解密原文的長度，格式規則等。 NG實例

原文：170987350
密碼：170

Objective-c的AES加密和解密算法的具體實現代碼如下： 1.拓展NSData，增加AES256加密方法

// //NSData+AES256.h // #import <Foundation/Foundation.h> #import <CommonCrypto/CommonDigest.h> #import <CommonCrypto/CommonCryptor.h> @interface NSData(AES256) -(NSData *) aes256_encrypt:(NSString *)key; -(NSData *) aes256_decrypt:(NSString *)key; @end // //NSData+AES256.m // #import "NSData+AES256.h" @implementation NSData(AES256) - (NSData *)aes256_encrypt:(NSString *)key //加密 { char keyPtr[kCCKeySizeAES256+1]; bzero(keyPtr, sizeof(keyPtr)); [key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding]; NSUInteger dataLength = [self length]; size_t bufferSize = dataLength + kCCBlockSizeAES128; void *buffer = malloc(bufferSize); size_t numBytesEncrypted = 0; CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCEncrypt, kCCAlgorithmAES128, kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode, keyPtr, kCCBlockSizeAES128, NULL, [self bytes], dataLength, buffer, bufferSize, &numBytesEncrypted); if (cryptStatus == kCCSuccess) { return [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer length:numBytesEncrypted]; } free(buffer); return nil; } - (NSData *)aes256_decrypt:(NSString *)key //解密 { char keyPtr[kCCKeySizeAES256+1]; bzero(keyPtr, sizeof(keyPtr)); [key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding]; NSUInteger dataLength = [self length]; size_t bufferSize = dataLength + kCCBlockSizeAES128; void *buffer = malloc(bufferSize); size_t numBytesDecrypted = 0; CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCDecrypt, kCCAlgorithmAES128, kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode, keyPtr, kCCBlockSizeAES128, NULL, [self bytes], dataLength, buffer, bufferSize, &numBytesDecrypted); if (cryptStatus == kCCSuccess) { return [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer length:numBytesDecrypted]; } free(buffer); return nil; } @end

2.拓展NSString，增加AES256加密方法，需要導入NSData+AES256.h

// //NSString +AES256.h // #import <Foundation/Foundation.h> #import <CommonCrypto/CommonDigest.h> #import <CommonCrypto/CommonCryptor.h> #import "NSData+AES256.h" @interface NSString(AES256) -(NSString *) aes256_encrypt:(NSString *)key; -(NSString *) aes256_decrypt:(NSString *)key; @end // //NSString +AES256.h // @implementation NSString(AES256) -(NSString *) aes256_encrypt:(NSString *)key { const char *cstr = [self cStringUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding]; NSData *data = [NSData dataWithBytes:cstr length:self.length]; //對數據進行加密 NSData *result = [data aes256_encrypt:key]; //轉換為2進制字符串 if (result && result.length > 0) { Byte *datas = (Byte*)[result bytes]; NSMutableString *output = [NSMutableString stringWithCapacity:result.length * 2]; for(int i = 0; i < result.length; i++){ [output appendFormat:@"%02x", datas[i]]; } return output; } return nil; } -(NSString *) aes256_decrypt:(NSString *)key { //轉換為2進制Data NSMutableData *data = [NSMutableData dataWithCapacity:self.length / 2]; unsigned char whole_byte; char byte_chars[3] = {'\0','\0','\0'}; int i; for (i=0; i < [self length] / 2; i++) { byte_chars[0] = [self characterAtIndex:i*2]; byte_chars[1] = [self characterAtIndex:i*2+1]; whole_byte = strtol(byte_chars, NULL, 16); [data appendBytes:&whole_byte length:1]; } //對數據進行解密 NSData* result = [data aes256_decrypt:key]; if (result && result.length > 0) { return [[NSString alloc] initWithData:result encoding:NSUTF8StringEncoding]autorelease]; } return nil; } @end