PHP与iOS之间的AES加解密

小天天天天    PHP    86 次    2019-03-27 16:46:34


前言

在项目开发过程中,为了保证传输数据的安全性,我们经常要对传输的内容进行加密处理,以增加别人破解的成本。常用的加密算法有很多,今天我们先围绕AES加密算法进行一个使用总结

AES算法介绍

AES是高级加密标准(Advanced Encryption Standard)的缩写,在密码学中又被称为Rijndael加密法,如果想对AES的背景有更多的了解可以移步到维基百科-高级加密标准

AES加密时需要统一四个参数:

  • 密钥长度 (Key Size)
  • 加密模式 (Cipher Mode)
  • 填充方式 (Padding)
  • 初始向量 (Initialization Vector)

由于前后端开发所使用的语言不统一,导致经常出现前后端之间互相不能解密的情况出现,其实,无论什么语言系统,AES的算法总是相同的,导致结果不一致的原因在于上述的四个参数不一致,下面就来了解一下这四个参数的含义

密钥长度

AES算法下,key的长度有三种:128、192、256 bits,三种不同密钥长度就需要我们传入的key传入不同长度的字符串,例如我们选择AES-128,那我们定的key需要是长度为16的字符串

加密模式

AES属于块加密,块加密中有CBC、ECB、CTR、OFB、CFB等几种工作模式,为了保持前后端统一,我们选择ECB模式

填充方式

由于块加密只能对特定长度的数据块进行加密,因此CBC、ECB模式需要在最后一数据块加密前进行数据填充

初始向量

使用除ECB以外的其他加密模式均需要传入一个初始向量,其大小与Block Size相等

代码实现

PHP端代码实现

<?php
/*
 * 定义类cryptAES 专用于AES加解密
 * 初始化时传入密钥长度、加密Key、初始向量、加密模式四个字段
 */
class cryptAES
{
    public $iv = null;
    public $key = null;
    public $bit = 128;
    private $cipher;

    public function __construct($bit, $key, $iv, $mode)
    {
        if(empty($bit) || empty($key) || empty($iv) || empty($mode))
        {
            return NULL;
        }

        $this->bit = $bit;
        $this->key = $key;
        $this->iv = $iv;
        $this->mode = $mode;

        switch($this->bit)
        {
            case 192 : $this->cipher = MCRYPT_RIJNDAEL_192; break;
            case 256 : $this->cipher = MCRYPT_RIJNDAEL_256; break;
            default : $this->cipher = MCRYPT_RIJNDAEL_128;
        }
        switch($this->mode)
        {
            case 'ecb' : $this->mode = MCRYPT_MODE_ECB; break;
            case 'cfb' : $this->mode = MCRYPT_MODE_CFB; break;
            case 'ofb' : $this->mode = MCRYPT_MODE_OFB; break;
            case 'nofb' : $this->mode = MCRYPT_MODE_NOFB; break;
            default : $this->mode = MCRYPT_MODE_CBC;
        }
    }

        /*
         * 加密数据并返回
         */
    public function encrypt($data)
    {
        $data = base64_encode(mcrypt_encrypt($this->cipher, $this->key, $data, $this->mode, $this->iv));
        return $data;
    }

        /*
         * 解密数据并返回
         */
    public function decrypt($data)
    {
        $data = mcrypt_decrypt($this->cipher, $this->key, base64_decode($data), $this->mode, $this->iv);
        $data = rtrim(rtrim($data), "\x00..\x1F");
        return $data;
    }
}

iOS端代码实现

// NSString+AESSecurity.h
@interface NSString (AESSecurity)

+ (NSString *)encrypyAES:(NSString *)content key:(NSString *)key;

+ (NSString *)descryptAES:(NSString *)content key:(NSString *)key;

@end

// NSString+AESSecurity.m
#import "NSString+AESSecurity.h"

#import <CommonCrypto/CommonCrypto.h>

// 初始向量
NSString *const kInitVector = @"0123456789";

// 密钥长度
size_t const kKeySize = kCCKeySizeAES128;

@implementation NSString (AESSecurity)

+ (NSString *)encrypyAES:(NSString *)content key:(NSString *)key {
    
    NSData *contentData = [content dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    NSUInteger dataLength = contentData.length;
    
    // 为结束符'\\0' +1
    char keyPtr[kKeySize + 1];
    memset(keyPtr, 0, sizeof(keyPtr));
    [key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];
    
    size_t encryptSize = dataLength + kCCBlockSizeAES128;
    void *encryptedBytes = malloc(encryptSize);
    size_t actualOutSize = 0;
    
    NSData *initVector = [kInitVector dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    
    CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCEncrypt,
                                          kCCAlgorithmAES128,
                                          kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode, // 加密模式
                                          keyPtr,
                                          kKeySize,
                                          initVector.bytes,
                                          contentData.bytes,
                                          dataLength,
                                          encryptedBytes,
                                          encryptSize,
                                          &actualOutSize);
    
    if (cryptStatus == kCCSuccess) {
        // 对加密后的数据进行 base64 编码
        return [[NSData dataWithBytesNoCopy:encryptedBytes length:actualOutSize] base64EncodedStringWithOptions:NSDataBase64EncodingEndLineWithLineFeed];
    }
    free(encryptedBytes);
    return nil;
}

+ (NSString *)descryptAES:(NSString *)content key:(NSString *)key {//
    // 把 base64 String 转换成 NSData
    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 | kCCOptionECBMode, // 加密模式
                                          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;
}

@end

注意点

在iOS上,字符串经过加解密后可能会在数据中添加一些操作符这会导致我们想进一步处理解密后的字符串时会处理失败,例如,当我们想将解密后的json字符串转成字典时,可能会抛出Garbage at End的错误,解决方案如下:

  1. 将字符串中的所有控制符替换成空字符
NSString *newStr = [oldStr stringByTrimmingCharactersInSet:[NSCharacterSet controlCharacterSet]];
  1. 将处理后的字符串进行json序列化操作
NSError *err = nil;
            
NSData *jsondata = [str dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
            
NSArray *arr = [NSJSONSerialization JSONObjectWithData:jsondata options:NSJSONReadingMutableLeaves error:&err];

附上相关模块的代码

AESSecurity-PHP

AESSecurity-iOS


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