加密解密介绍,AES加密解密


AES简介

美利哥国家标准技术商讨所在2001年发表了高档加密标准(AES)。AES是一个对称分组密码算法,目的在于取代DES成为普遍选择的标准。

依照使用的密码长度,AES最普遍的有3种密钥方案,用以适应分化的面貌须求,分别是AES-128、AES-192和AES-256,与公共密钥密码使用密钥对两样,对称密钥密码使用同一的密钥加密和平解决密数据,

 

注意事项:1.AES加密的时候分为很多格局的。除了ECB不需求设置IV  
 其他方式都要求安装iv(那是旁人告诉我的);如若您利用的不是ECB情势,其他方式千万记得设置IV;

 

AES加密方式和填充形式

算法/情势/填充                16字节加密后数据长度       
不满16字节加密后长度
AES/CBC/NoPadding             16                          不支持
AES/CBC/PKCS5Padding          32                          16
AES/CBC/ISO10126Padding       32                          16
AES/CFB/NoPadding             16                          原始数据长度
AES/CFB/PKCS5Padding          32                          16
AES/CFB/ISO10126Padding       32                          16
AES/ECB/NoPadding             16                          不支持
AES/ECB/PKCS5Padding          32                          16
AES/ECB/ISO10126Padding       32                          16
AES/OFB/NoPadding             16                          原始数据长度
AES/OFB/PKCS5Padding          32                          16
AES/OFB/ISO10126Padding       32                          16
AES/PCBC/NoPadding            16                          不支持
AES/PCBC/PKCS5Padding         32                          16
AES/PCBC/ISO10126Padding      32                          16

 

参考小说


Base64编码

据我说知,苹果并没有提供API来是实现Base64编码,所以需要看官在网上寻找验证,还好,这并不难

感谢Lonely__angelababa的唤起,苹果是有Base64的API,截图如下:

苹果提供Base64API.png

Base64编码的构思是是运用64个基本的ASCII码字符对数据进行重新编码。它将急需编码的数据拆分成字节数组。以3个字节为一组。按顺序排列24 位数据,再把那24位数据分为4组,即每组6位。再在每组的的最高位前补两个0凑足一个字节。这样就把一个3字节为一组的数据重新编码成了4个字节。当所要编码的数目标字节数不是3的整倍数,也就是说在分组时最终一组不够3个字节。那时在终极一组填充1到2个0字节。并在结尾编码完结后在最后添加1到2个
“=”。

例:将对ABC进行BASE64编码:

1、首先取ABC对应的ASCII码值。A(65)B(66)C(67);

2、再取二进制值A(01000001)B(01000010)C(01000011);

3、然后把那八个字节的二进制码接起来(010000010100001001000011);

4、
再以6位为单位分成4个数据块,并在高高的位填充五个0后形成4个字节的编码后的值,(00010000)(00010100)(00001001)(00000011),其中加色部分为实在数据;

5、再把那多少个字节数据转化成10进制数得(16)(20)(9)(3);

6、最终根据BASE64给出的64个主导字符表,查出对应的ASCII码字符(Q)(U)(J)(D),这里的值实际就是数码在字符表中的索引。

Base64编码表

解码进度就是把4个字节再还原成3个字节再依照分歧的数码方式把字节数组重新整理成多少。

Base64很直观的目标就是让二进制文件转载为64个中央的ASCII码字符。

AES

系统也并从未直接提供诸如DES、AES的API,不过提供了加密解密的连锁操作CommonCrypto,DES或者AES的贯彻,要求大家团结一心包装一下。

加密是由算法/模式/填充组成的,算法是DES,AES等,
形式是EBC,CBC等,iOS和Android的填写是差其他:

mac支持:

NoPadding (NoPadding就是不填充,相当于自定义填充)

PKCS7Padding

而java支持:

NoPadding

ISO10126Padding

OAEPPadding, OAEPWith<digest>And<mgf>Padding

PKCS1Padding

PKCS5Padding

SSL3Padding

接下去大家引入一些背景知识:

在密码学中,分组加密(Block
cipher,又称分块加密),是一种对称密钥算法。它将公开分成多个等长的模块(block),使用规定的算法和对称密钥对每组分别加密解密。分组加密是极其主要的加密协议组成,其中典型的如DES和AES作为美利坚合众国政党决定的业内加密算法,应用领域从电子邮件加密到银行交易转帐,万分普遍。

密码学中的工作模式:

最早出现的工作形式,ECB,CBC,OFB和CFB可以追溯到1981年。2001年,NIST修订了其原头阵布的行事情势工作列表,插足了AES,并进入了CTR格局。最终,在二〇一〇年一月,NIST参与了XTS-AES,而其余的可相信方式并不曾为NIST所认证。例如CTS是一种密文窃取的形式,许多少厚度广的密码学运行库提供了那种格局。

密码学中,块密码的工作形式允许使用同一个块密码密钥对多于一块的数量开展加密,并确保其安全性。块密码自身只好加密长度等于密码块长度的单块数据,若要加密变长数据,则数据必须先被分割为局地独立的密码块。常常而言,最终一块数据也要求使用至极填充方式将数据扩充到符合密码块大小的尺寸。一种工作方式描述了加密每一数据块的进程,并日常使用基于一个常见号称初始化向量的附加输入值以进行随机化,以确保安全。

初始化向量

发轫化向量(IV,Initialization
Vector)是过多办事情势中用于随机化加密的一块数据,因而得以由同样的公然,相同的密钥发生分化的密文,而无需重新发生密钥,防止了一般非凡复杂的这一进程。

初步化向量与密钥比较有例外的安全性必要,由此IV日常并非保密,可是在半数以上气象中,不该在动用同一密钥的图景下四次接纳同一个IV。对于CBC和CFB,重用IV会导致败露明文首个块的一点新闻,亦包含多少个不等音讯中一样的前缀。对于OFB和CTR而言,重用IV会导致全盘失去安全性。其它,在CBC形式中,IV在加密时必须是心有余而力不足推断的;特其他,在恒河沙数兑现中动用的暴发IV的章程,例如SSL2.0选择的,即选择上一个音信的末段一块密文作为下一个音讯的IV,是不安全的。

瞩目:ECB形式不须要开始化向量,之所以提一句,是因为自己用的ECB格局。

填充

块密码只可以对确定长度的多寡块进行拍卖,而音讯的长短一般是可变的。由此部分形式(即ECB和CBC)须求最终一块在加密前进行填空。有数种填充方法,其中最简便的一种是在平文的终极填充空字符以使其长度为块长度的平头倍,但不可以不确保可以復苏平文的固有长度;例如,若平文是C语言风格的字符串,则唯有串尾会有空字符。稍微复杂一点的法子则是本来的DES使用的办法,即在数据后添加一个1位,再添加丰盛的0位直到满足块长度的渴求;若音讯长度刚好符合块长度,则增进一个填充块。最复杂的则是针对性CBC的章程,例如密文窃取,残块终结等,不会时有发生额外的密文,但会增多一些复杂度。布鲁斯·施奈尔和尼尔(尼尔)斯·福开森提出了两种简易的可能性:添加一个值为128的字节(十六进制的80),再以0字节填满最后一个块;或向终极一个块填充n个值均为n的字节。

CFB,OFB和CTR方式不要求对长度不为密码块大小整数倍的信息举办特其他拍卖。因为那几个格局是由此对块密码的出口与平文举办异或工作的。最终一个平文块(可能是不完整的)与密钥流块的前多少个字节异或后,发生了与该平文块大小一样的密文块。流密码的那一个特性使得它们得以拔取在急需密文和平文数据长度严苛相等的场馆,也可以行使在以流格局传输数据而不便宜举行填空的场子。

留意:ECB情势是内需填写的。

ECB:
最简易的加密方式即为电子密码本(Electronic
codebook,ECB)情势。要求加密的信息根据块密码的块大小被分成数个块,并对每个块举行独立加密。

ECB加密

ECB解密

本办法的症结在于同样的平文块会被加密成相同的密文块;由此,它不可以很好的隐身数据形式。在某些场所,那种形式无法提供严苛的数额保密性,由此并不引进用于密码协议中。上边的例子彰显了ECB在密文中显得平文的格局的程度:该图像的一个位图版本(上图)通过ECB格局也许会被加密成中图,而非ECB方式寻常会将其加密成最下图。

原图

使用ECB情势加密

提供了伪随机性的非ECB形式

原图是利用CBC,CTR或其余其余的更安全的格局加密最下图可能暴发的结果——与随机噪声无异。注意最下图看起来的随机性并无法表示图像已经被平安的加密;许多不安全的加密法也说不定暴发那种“随机的”输出。

ECB形式也会导致使用它的协议不能提供数据完整性敬爱,易受到回放攻击的熏陶,由此各类块是以完全相同的措施解密的。例如,“梦幻之星在线:黑色脉冲”在线电子游戏使用ECB情势的Blowfish密码。在密钥沟通系统被破解而发生更简约的破解形式前,作弊者重复通过发送加密的“杀死怪物”音讯包以非法的立即增添阅历值。

其余形式在此就不开展了,详情请转块密码的行事方式
,进一步询问CBC、CFB、OFB、CTR等形式。

把最首要的函数摘出来解释一下:

/*!
    @function   CCCrypt
    @abstract   Stateless, one-shot encrypt or decrypt operation.
                This basically performs a sequence of CCCrytorCreate(),
                CCCryptorUpdate(), CCCryptorFinal(), and CCCryptorRelease().

    @param      alg             Defines the encryption algorithm.


    @param      op              Defines the basic operation: kCCEncrypt or
                    kCCDecrypt.

    @param      options         A word of flags defining options. See discussion
                                for the CCOptions type.

    @param      key             Raw key material, length keyLength bytes. 

    @param      keyLength       Length of key material. Must be appropriate 
                                for the select algorithm. Some algorithms may 
                                provide for varying key lengths.

    @param      iv              Initialization vector, optional. Used for 
                                Cipher Block Chaining (CBC) mode. If present, 
                                must be the same length as the selected 
                                algorithm's block size. If CBC mode is
                                selected (by the absence of any mode bits in 
                                the options flags) and no IV is present, a 
                                NULL (all zeroes) IV will be used. This is 
                                ignored if ECB mode is used or if a stream 
                                cipher algorithm is selected. 

    @param      dataIn          Data to encrypt or decrypt, length dataInLength 
                                bytes. 

    @param      dataInLength    Length of data to encrypt or decrypt.

    @param      dataOut         Result is written here. Allocated by caller. 
                                Encryption and decryption can be performed
                                "in-place", with the same buffer used for 
                                input and output. 

    @param      dataOutAvailable The size of the dataOut buffer in bytes.  

    @param      dataOutMoved    On successful return, the number of bytes
                    written to dataOut. If kCCBufferTooSmall is
                returned as a result of insufficient buffer
                space being provided, the required buffer space
                is returned here. 

    @result     kCCBufferTooSmall indicates insufficent space in the dataOut
                                buffer. In this case, the *dataOutMoved 
                                parameter will indicate the size of the buffer
                                needed to complete the operation. The 
                                operation can be retried with minimal runtime 
                                penalty. 
                kCCAlignmentError indicates that dataInLength was not properly 
                                aligned. This can only be returned for block 
                                ciphers, and then only when decrypting or when 
                                encrypting with block with padding disabled. 
                kCCDecodeError  Indicates improperly formatted ciphertext or
                                a "wrong key" error; occurs only during decrypt
                                operations. 
 */  

CCCryptorStatus CCCrypt(
    CCOperation op,         /* 枚举值,确认是加密操作,还是解密操作 */
    CCAlgorithm alg,        /* 枚举值,确认加解密的算法,如kCCAlgorithmAES128、kCCAlgorithmDES */
    CCOptions options,      /* 枚举值,kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode,经我调查,这样就是ECB模式,并以PKCS7来填充*/
    const void *key,
    size_t keyLength,
    const void *iv,         /* 初始化向量(NULLoptional initialization vector),ECB模式写NULL就行 */
    const void *dataIn,     /* optional per op and alg */
    size_t dataInLength,
    void *dataOut,          /* data RETURNED here */
    size_t dataOutAvailable,
    size_t *dataOutMoved)  

地点说到,iOS和Android填充是不等同的,那怎么办?据说,PKCS7Padding是兼容PKCS5Padding的,我在与安卓联合测试中,确实尚未问题。

把自己用的AES加密摘出来吧:

自我用的是一个NSData类目NSData+AES,密钥是128位的,即16个字节,加密解密方法的兑现如下(记得引#import <CommonCrypto/CommonCryptor.h>):

加密:

- (NSData *)AES128EncryptWithKey:(NSString *)key
{
    // 'key' should be 32 bytes for AES256, will be null-padded otherwise
    char keyPtr[kCCKeySizeAES128+1]; // room for terminator (unused)
    bzero(keyPtr, sizeof(keyPtr)); // fill with zeroes (for padding)

    // fetch key data
    [key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];

    NSUInteger dataLength = [self length];

    //See the doc: For block ciphers, the output size will always be less than or
    //equal to the input size plus the size of one block.
    //That's why we need to add the size of one block here
    size_t bufferSize = dataLength + kCCBlockSizeAES128;
    void *buffer = malloc(bufferSize);

    size_t numBytesEncrypted = 0;
    CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCEncrypt, kCCAlgorithmAES128, kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode,
                                          keyPtr, kCCKeySizeAES128,
                                          NULL /* initialization vector (optional) */,
                                          [self bytes], dataLength, /* input */
                                          buffer, bufferSize, /* output */
                                          &numBytesEncrypted);
    if (cryptStatus == kCCSuccess) {
        //the returned NSData takes ownership of the buffer and will free it on deallocation
        return [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer length:numBytesEncrypted];
    }

    free(buffer); //free the buffer;
    return nil;
}  

解密:

- (NSData *)AES128DecryptWithKey:(NSString *)key {
    // 'key' should be 32 bytes for AES256, will be null-padded otherwise
    char keyPtr[kCCKeySizeAES128+1]; // room for terminator (unused)
    bzero(keyPtr, sizeof(keyPtr)); // fill with zeroes (for padding)

    // fetch key data
    [key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];

    NSUInteger dataLength = [self length];

    //See the doc: For block ciphers, the output size will always be less than or
    //equal to the input size plus the size of one block.
    //That's why we need to add the size of one block here
    size_t bufferSize = dataLength + kCCBlockSizeAES128;
    void *buffer = malloc(bufferSize);

    size_t numBytesDecrypted = 0;
    CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCDecrypt, kCCAlgorithmAES128, kCCOptionPKCS7Padding| kCCOptionECBMode,
                                          keyPtr, kCCKeySizeAES128,
                                          NULL /* initialization vector (optional) */,
                                          [self bytes], dataLength, /* input */
                                          buffer, bufferSize, /* output */
                                          &numBytesDecrypted);

    if (cryptStatus == kCCSuccess) {
        //the returned NSData takes ownership of the buffer and will free it on deallocation
        return [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer length:numBytesDecrypted];
    }

    free(buffer); //free the buffer;
    return nil;
}