AES是開發中常用的加密算法之一。然而由于前后端開發環境差異，導致出現前端加密而后端不能解密的情況出現。然而無論什么環境，AES的算法總是相同的， 因此導致結果不一致的原因在于加密配置的參數不一致 。于是先來看看在兩個平臺使用AES加密時需要統一的幾個參數。
密鑰長度（Key Size）
加密模式（Cipher Mode）
填充方式（Padding）
初始向量（Initialization Vector）
1.密鑰長度
AES算法下，key的長度有三種：128、192和256 bits。由于歷史原因，JDK默認只支持不大于128 bits的密鑰，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使用大于128 bits的key方法在文末提及）
2.加密模式
AES屬于分組加密（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。
3.填充方式
由于分組加密只能對特定長度的數據塊進行加密，因此CBC、ECB模式需要在最后一數據塊加密前進行數據填充。（CFB，OFB和CTR模式由于與key進行加密操作的是上一塊加密后的密文，因此不需要對最后一段明文進行填充）
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實際上當塊大于該值時，其PKCS5Padding與PKCS7Padding是相等的：每需要填充χ個字節，填充的值就是χ。
4.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。
有了上述的基礎之后，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。
NSString *const kInitVector = @"16-Bytes--String";// 16個字節的初始化向量
確定密鑰長度，這里選擇 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;
// 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, // 系統默認使用 CBC，然后指明使用 PKCS7Padding
keyPtr,
kKeySize,
initVector.bytes,
contentData.bytes,
dataLength,
encryptedBytes,
encryptSize,
&actualOutSize);
if (cryptStatus == kCCSuccess) {
// 對加密后的數據進行 base64 編碼
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 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。
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，為了能與 iOS 統一
// 這里的 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);
// 同樣對加密后數據進行 base64 編碼
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 的字符串。
關于Java使用大于128 bits的key
到Oracle官網下載對應Java版本的 JCE ，解壓后放到 JAVA_HOME/jre/lib/security/ ，然后修改 iOS 端的 kKeySize 和兩端對應的 key 即可。
