• 前言
• 1. 介紹
  • 1.1 AES是什么？
  • 1.2 AES詳解
  • 1.3 實現原理和比較
  • 1.4 模式和填充選擇
• 2. 經驗總結
  • 2.1 加密模式和填充方式的確定
  • 2.2 填充方式的選擇
  • 2.3 選錯填充方式的補救
  • 2.4 代碼思路
  • 2.5 加密方法的實現
    • 2.5.1 NSData 擴展實現加密解密
    • 2.5.2 NSString 擴展實現使用過程

前言

首先，希望大家耐心點，這個加密我也是弄很久才出來的，辛辛苦苦整理的博客，介紹大概概念就進入正題！

上面是基本介紹，后面是個人經歷的問題及解決方案，希望你們耐心看，不要踩我進過的坑啦！祝你們都能順利解決問題??

1. 介紹

1.1 AES是什么？

高級加密標準（英語：Advanced Encryption Standard，縮寫：AES），在密碼學中又稱 Rijndael 加密法。AES 是一個對稱分組密碼算法，旨在取代 DES 成為廣泛使用的標準。

1.2 AES詳解

AES 根據使用密碼長度有三種方案以應對不同的場景要求，分別是 AES-128、AES-192 和 AES-256。加密模式有四種，分別是 ECB(Elecyronic Code Book,電子密碼本)、CBC(Cipher Block Chaining,加密塊鏈)、CFB(Cipher FeedBack Mode,加密反饋)、OFB(Output FeedBack,輸出反饋)。

需要和后臺統一四個東西：秘鑰長度、加密模式、填充方式、初始向量(也稱偏移量，ECB模式不需要)。

定義中說到 AES 是一個對稱分組密碼算法，加密原理如圖：

AES 加密原理

1.3 實現原理和比較

這個就比較深入啦，有興趣的自行查看~

1. 實現原理

• 高級加密標準AES的工作模式（ECB、CBC、CFB、OFB）

2. 比較

• AES五種加密模式（CBC、ECB、CTR、OCF、CFB）

1.4 模式和填充選擇

• 真正跨平臺的AES加密/解密方案. 支持 Java,C,nodeJs,Android,IOS...

PKCS7Padding VS PKCS5Padding：
PKCS5Padding 的 blocksize 為8字節，而 PKCS7Padding 的 blocksize 可以為1到255字節。

需要注意點：
1. iOS只支持 PKCS7Padding 填充方式；Java 支持 PKCS5Padding 但不支持 PKCS7Padding，不過不要擔心，上面說的區別我也不懂，實際中倒是一樣；
2. node.js 在 AES 加密上和其他語言有略不同，它系統自帶方法對 Key 進行過 MD5 處理。

2. 經驗總結

2.1 加密模式和填充方式的確定

首先，一定要確認使用的加密模式和填充方式！！！因為我接到任務的時候郵件里只給了 key 和 iv，沒有說清楚，而 iOS 默認的是 CBC 模式，Android 是 CFB 模式一下就 OK 了，我調了半天不行，看了 Android 的代碼才醒悟過來。。。。。。

我的項目中，后臺使用的是AES/CFB/PKCS7Padding，Android 使用的是AES/CFB/PKCS5Padding。

2.2 填充方式的選擇

其次，填充方式的選擇：按照上面來看，我使用 AES/CFB/PKCS7Padding 就可以了哈。
然而，iOS 有的加密方法，只有 CCCryptorCreateWithMode 可以設置除了默認的 CBC 、ECB 之外的其他模式，所以就用它啦，其方法如下：

CCCryptorStatus status = CCCryptorCreateWithMode(operation,
                                                     kCCModeCFB,
                                                     kCCAlgorithmAES,
                                                     ccPKCS7Padding,
                                                     iv,
                                                     key,
                                                     keyStr.length,
                                                     NULL,
                                                     0,
                                                     0,
                                                     0,
                                                     &cryptor); 

這里的 padding 除了 ccPKCS7Padding，還有 ccNoPadding 不填充兩種選擇。我試了兩個的加密結果是一樣的，使用 ccPKCS7Padding 并沒有自動填充。（可能其他模式可以，總不能有這個還不能用吧。但是我沒有查到 AES/CFB/PKCS7Padding 為什么不填充，如果小伙伴知道還請告知哦！）

所以我就先試試 ccNoPadding 不填充模式。舉例如下：

原字符串：@"hello中國"
原數據 Data：<68656c6c 6fe4b8ad e59bbd>

Java 的PKCS5Padding方式加密后的字符串：QReiy/Ddik50cXQ=
iOS 的ccNoPadding加密后的字符串：QReiy/DRrn92WV8=

加密結果當然不一致，下面對 Java 加密字符串解密后進行分析：

iOS 的ccNoPadding對 Java 加密字符串解密后 data：<68656c6c 6fe4b8ad e59bbd05 05050505>
iOS 的ccNoPadding對加密字符串解密后 string：@"hello中國\x05\x05\x05\x05\x05"（這里要注意解密后的字符串在控制臺輸出是沒問題的，但是實際是有多余的，如圖：）

可以看出來，因為一個是PKCS5Padding，一個是ccNoPadding 會有填充模式上導致的數據差異。相信看過上面幾篇文章的應該明白了。

如果 Java 加密的填充方式也是用ccNoPadding，那么解出來的就不會有多余填充了。也就是說應該三方都保持同樣的ccNoPadding填充方式，我和 Android 測試過（注意 Android 那邊應該是 NoPadding書寫方式）。

但是后臺那邊說多個地方都已經使用 PKCS7Padding。當然解決辦法還是有的~~~

2.3 選錯填充方式的補救

對此，只能我這邊采取措施和 Android 、后臺保持一致了。
也就是解密后臺給的數據的時，截掉多余的填充；加密傳輸時，加密后，補充需要填充的數據。這里主要是對 NSData 的操作。

注意：加解密的步驟（ase64、URL Encode、有的還有字符串替換）不同公司可能采取方式不同，要對接好。

2.4 代碼思路

• iOS 實現對稱加密多種填充方式(ANSIX923、ISO10126、Zero)

在我的項目中，對 NSData 進行填充補位和刪除，我們需要了解 PKCS7Padding 的填充方式：

需要填充的字節長度 = (塊長度 - (數據長度 % 塊長度))

假定塊長度為 8，數據長度為 3，則填充字節數等于 5。
原數據為： FF FF FF 
填充結果： FF FF FF 05 05 05 05 05 

假定塊長度為 8，數據長度為 8，則填充字節數等于 8。
原數據為： FF FF FF FF FF FF FF FF
填充結果： FF FF FF FF FF FF FF FF 08 08 08 08 08 08 08 08 

差多少補多少，不差就補一個塊。

當然我采坑的過程中沒那么順利 ，在此想提醒大家這種不熟悉的任務一定要多批量復雜數據，不能簡簡單單測試簡單少量數據就行了，早發現早解決。

該處理已在項目中使用上線，使用正常，沒有問題。

2.5 加密方法的實現

2.5.1 NSData 擴展實現加密解密

NSData+EHIExtension.h：

#import <Foundation/Foundation.h>
#include <CommonCrypto/CommonCrypto.h>

interface NSData (EHIExtension)

/** AES解密：CFB模式 */
- (NSData *)aes256ByCFBModeWithOperation:(CCOperation)operation key:(NSString *)keyStr iv:(NSString *)ivStr;

end

NSData+EHIExtension.m：

#import "NSData+EHIExtension.h"

/** AES加密位數 */
static NSInteger const kEHIAESMode = 16;

@implementation NSData (EHIExtension)

/** AES解密：CFB模式 */
- (NSData *)aes256ByCFBModeWithOperation:(CCOperation)operation key:(NSString *)keyStr iv:(NSString *)ivStr {
    NSData *originData = self;
    if (operation == kCCEncrypt) {
        // 加密:位數不夠的補全
        originData = [self fullData:originData mode:kEHIAESMode];
    }
    
    const char *iv = [[ivStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding] bytes];
    const char *key = [[keyStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding] bytes];
    
    // 加密/解密
    CCCryptorRef cryptor = NULL;
    CCCryptorStatus status = CCCryptorCreateWithMode(operation,
                                                     kCCModeCFB,
                                                     kCCAlgorithmAES,
                                                     ccNoPadding,
                                                     iv,
                                                     key,
                                                     keyStr.length,
                                                     NULL,
                                                     0,
                                                     0,
                                                     0,
                                                     &cryptor);
    if (status != kCCSuccess) {
        NSLog(@"AES加密/解密失敗 error: %@", @(status));
        return nil;
    }
    
    // 輸出加密/解密數據
    NSUInteger inputLength = originData.length;
    char *outData = malloc(inputLength);
    memset(outData, 0, inputLength);
    
    size_t outLength = 0;
    CCCryptorUpdate(cryptor, originData.bytes, inputLength, outData, inputLength, &outLength);
    NSData *resultData = [NSData dataWithBytes:outData length:outLength];
    
    CCCryptorRelease(cryptor);
    free(outData);
    
    if (operation == kCCDecrypt) {
        // 解密:位數多的刪除
        resultData = [self deleteData:resultData mode:kEHIAESMode];
    }
    return resultData;
}

/** 加密:位數不夠的補全
    補位規則：1.length=13,補5位05
            2.length=16,補16位ff */
- (NSData *)fullData:(NSData *)originData mode:(NSUInteger)mode {
    NSMutableData *tmpData = [[NSMutableData alloc] initWithData:originData];
    // 確定要補全的個數
    NSUInteger shouldLength = mode * ((tmpData.length / mode) + 1);
    NSUInteger diffLength = shouldLength - tmpData.length;
    uint8_t *bytes = malloc(sizeof(*bytes) * diffLength);
    for (NSUInteger i = 0; i < diffLength; i++) {
        // 補全缺失的部分
        bytes[i] = diffLength;
    }
    [tmpData appendBytes:bytes length:diffLength];
    return tmpData;
}

/** 解密:位數多的刪除
    刪位規則：最后一位數字在1-16之間,且連續n位相同n數字 */
- (NSData *)deleteData:(NSData *)originData mode:(NSUInteger)mode {
    NSMutableData *tmpData = [[NSMutableData alloc] initWithData:originData];
    Byte *bytes = (Byte *)tmpData.bytes;
    Byte lastNo = bytes[tmpData.length - 1];
    if (lastNo >= 1 && lastNo <= mode) {
        NSUInteger count = 0;
        // 確定多余的部分正確性
        for (NSUInteger i = tmpData.length - lastNo; i < tmpData.length; i++) {
            if (lastNo == bytes[i]) {
                count ++;
            }
        }
        if (count == lastNo) {
            // 截取正常的部分
            NSRange replaceRange = NSMakeRange(0, tmpData.length - lastNo);
            return [tmpData subdataWithRange:replaceRange];
        }
    }
    return originData;
}

2.5.2 NSString 擴展實現使用過程

NSString+EHIAES.h：

#import <Foundation/Foundation.h>

interface NSString (EHIAES)

/** AES解密 */
- (NSString *)aes256Decrypt;

/** AES加密 */
- (NSString *)aes256Encrypt;

@end

NSString+EHIAES.m：

#import "NSString+EHIAES.h"
#import "NSString+YYAdd.h"
#import "NSData+YYAdd.h"
#import "NSData+EHIExtension.h"
#import "GTMBase64.h"

/** AES加密：key */
static NSString * const kAESKey = @""; // 32位
/** AES加密：iv */
static NSString * const kAESIv = @""; // 16位

@implementation NSString (EHIAES)

/** AES解密 */
- (NSString *)ehi_aes256Decrypt {
    // 1.Base64 Decode
    NSData *base64DecodeData = [NSData dataWithBase64EncodedString:self];
    // 1.Aes256 解密
    NSData *decodeData = [base64DecodeData aes256ByCFBModeWithOperation:kCCDecrypt key:kAESKey iv:kAESIv];
    NSString *decodeStr = [[NSString alloc] initWithData:decodeData encoding:NSUTF8StringEncoding];
    if ([NSString isNilOrEmpty:decodeStr]) {
        // 解密失敗
        return nil;
    }
    return decodeStr;
}

/** AES加密 */
- (NSString *)ehi_aes256Encrypt {
    NSData *originData = [self dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    // 1.Aes256 加密
    NSData *encodeData = [originData aes256ByCFBModeWithOperation:kCCEncrypt key:kAESKey iv:kAESIv];
    // 2.Base64 Encode
    NSString *base64EncodeStr = [encodeData base64EncodedString];
    return base64EncodeStr;
}

@end