Android 和 iPhone 中使用 AES-128 加密（結果不同）

Question

我正在嘗試在 Android 和 iPhone 平台上使用 AES 算法加密一些文本。 我的問題是，即使使用相同的加密/解密算法 (AES-128) 和相同的固定變量（密鑰、IV、模式），我在兩個平台上也會得到不同的結果。 我包含了來自兩個平台的代碼示例，用於測試加密/解密。 我很感激在確定我做錯了什么方面的幫助。

• 密鑰：“123456789abcdefg”
• 四：“1111111111111111”
• 純文本：“HelloThere”
• 模式：“AES/CBC/NoPadding”

安卓代碼：

public class Crypto {
    private final static String HEX = "0123456789ABCDEF";

    public static String encrypt(String seed, String cleartext)
            throws Exception {
        byte[] rawKey = getRawKey(seed.getBytes());
        byte[] result = encrypt(rawKey, cleartext.getBytes());
        return toHex(result);
    }

    public static String decrypt(String seed, String encrypted)
            throws Exception {
        byte[] rawKey = getRawKey(seed.getBytes());
        byte[] enc = toByte(encrypted);
        byte[] result = decrypt(rawKey, enc);
        return new String(result);
    }

    private static byte[] getRawKey(byte[] seed) throws Exception {
        KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("CBC");
        SecureRandom sr = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
        sr.setSeed(seed);
        kgen.init(128, sr); // 192 and 256 bits may not be available
        SecretKey skey = kgen.generateKey();
        byte[] raw = skey.getEncoded();
        return raw;
    }

    private static byte[] encrypt(byte[] raw, byte[] clear) throws Exception {
        SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(raw, "AES");
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec);
        byte[] encrypted = cipher.doFinal(clear);
        return encrypted;
    }

    private static byte[] decrypt(byte[] raw, byte[] encrypted)
            throws Exception {
        SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(raw, "AES");
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec);
        byte[] decrypted = cipher.doFinal(encrypted);
        return decrypted;
    }

    public static String toHex(String txt) {
        return toHex(txt.getBytes());
    }

    public static String fromHex(String hex) {
        return new String(toByte(hex));
    }

    public static byte[] toByte(String hexString) {
        int len = hexString.length() / 2;
        byte[] result = new byte[len];
        for (int i = 0; i < len; i++)
            result[i] = Integer.valueOf(hexString.substring(2 * i, 2 * i + 2),
                    16).byteValue();
        return result;
    }

    public static String toHex(byte[] buf) {
        if (buf == null)
            return "";

        StringBuffer result = new StringBuffer(2 * buf.length);
        for (int i = 0; i < buf.length; i++) {
            appendHex(result, buf[i]);
        }

        return result.toString();
    }

    private static void appendHex(StringBuffer sb, byte b) {
        sb.append(HEX.charAt((b >> 4) & 0x0f)).append(HEX.charAt(b & 0x0f));
    }
}

iPhone (Objective-C) 代碼：

- (NSData *) transform:(CCOperation) encryptOrDecrypt data:(NSData *) inputData { 

    NSData* secretKey = [Cipher md5:cipherKey];

    CCCryptorRef cryptor = NULL;
    CCCryptorStatus status = kCCSuccess;

    uint8_t iv[kCCBlockSizeAES128];
    memset((void *) iv, 0x0, (size_t) sizeof(iv));

    status = CCCryptorCreate(encryptOrDecrypt, kCCAlgorithmAES128, kCCOptionPKCS7Padding,
                         [secretKey bytes], kCCKeySizeAES128, iv, &cryptor);

    if (status != kCCSuccess) {
        return nil;
    }

    size_t bufsize = CCCryptorGetOutputLength(cryptor, (size_t)[inputData length], true);

    void * buf = malloc(bufsize * sizeof(uint8_t));
    memset(buf, 0x0, bufsize);

    size_t bufused = 0;
    size_t bytesTotal = 0;

    status = CCCryptorUpdate(cryptor, [inputData bytes], (size_t)[inputData length],
                         buf, bufsize, &bufused);

    if (status != kCCSuccess) {
        free(buf);
        CCCryptorRelease(cryptor);
        return nil;
    }

    bytesTotal += bufused;

    status = CCCryptorFinal(cryptor, buf + bufused, bufsize - bufused, &bufused);

    if (status != kCCSuccess) {
        free(buf);
        CCCryptorRelease(cryptor);
        return nil;
    }

    bytesTotal += bufused;

    CCCryptorRelease(cryptor);

    return [NSData dataWithBytesNoCopy:buf length:bytesTotal];
}

+ (NSData *) md5:(NSString *) stringToHash {

    const char *src = [stringToHash UTF8String];

    unsigned char result[CC_MD5_DIGEST_LENGTH];

    CC_MD5(src, strlen(src), result);

    return [NSData dataWithBytes:result length:CC_MD5_DIGEST_LENGTH];
}

我的一些參考資料：

• http://code.google.com/p/aes-encryption-samples/wiki/HowToEncryptWithJava
• http://automagical.rationalmind.net/2009/02/12/aes-interoperability-between-net-and-iphone/
• .Net 和 iPhone 之間的 AES 互操作性？

Answer 1

對於 iPhone，我使用AESCrypt-ObjC ，對於 Android 使用以下代碼：

public class AESCrypt {

  private final Cipher cipher;
  private final SecretKeySpec key;
  private AlgorithmParameterSpec spec;


  public AESCrypt(String password) throws Exception
  {
    // hash password with SHA-256 and crop the output to 128-bit for key
    MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
    digest.update(password.getBytes("UTF-8"));
    byte[] keyBytes = new byte[32];
    System.arraycopy(digest.digest(), 0, keyBytes, 0, keyBytes.length);

    cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS7Padding");
    key = new SecretKeySpec(keyBytes, "AES");
    spec = getIV();
  }       

  public AlgorithmParameterSpec getIV()
  {
    byte[] iv = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, };
    IvParameterSpec ivParameterSpec;
    ivParameterSpec = new IvParameterSpec(iv);

    return ivParameterSpec;
  }

  public String encrypt(String plainText) throws Exception
  {
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, spec);
    byte[] encrypted = cipher.doFinal(plainText.getBytes("UTF-8"));
    String encryptedText = new String(Base64.encode(encrypted, Base64.DEFAULT), "UTF-8");

    return encryptedText;
  }

  public String decrypt(String cryptedText) throws Exception
  {
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, spec);
    byte[] bytes = Base64.decode(cryptedText, Base64.DEFAULT);
    byte[] decrypted = cipher.doFinal(bytes);
    String decryptedText = new String(decrypted, "UTF-8");

    return decryptedText;
  }
}

Answer 2

難怪你得到不同的結果。

您的問題是您濫用 SHA1PRNG 進行密鑰派生。 AFAIK SHA1PRNG 在內部如何工作沒有通用標准。 AFAIR 甚至 J2SE 和 Bouncycaste 實現使用相同的種子輸出不同的結果。

因此，您對getRawKey(byte[] seed)將為您生成一個隨機密鑰。 如果您使用密鑰進行加密，您將獲得取決於該密鑰的結果。 由於密鑰是隨機的，您不會在 iOS 上獲得相同的密鑰，因此您會得到不同的結果。

如果您想要密鑰派生函數，請使用 PBKDF2 之類的函數，其中密鑰派生幾乎完全標准化。

Answer 3

在 Android 上，您使用的是getBytes() 。 這是一個錯誤，因為這意味着您使用的是默認字符集而不是已知字符集。 改用getBytes("UTF-8")以便您確切地知道您將獲得哪些字節。

我不知道 Objective-C 的等價物，但不要依賴默認值。 將字符串轉換為字節時明確指定 UTF-8。 這樣，您將在兩側獲得相同的字節。

我還注意到您在 Objective-C 代碼中使用了 MD5，但在 Android 代碼中沒有使用。 這是故意的嗎？

Answer 4

請參閱我對基於密碼的 AES 加密的回答，因為您實際上是在使用“種子”作為密碼。 （只需將 256 的密鑰長度更改為 128，如果這是您想要的。）

試圖通過用相同的值播種 DRBG 來生成相同的密鑰是不可靠的。

接下來，您沒有在 Android 加密中使用 CBC 或 IV。 我的例子也展示了如何正確地做到這一點。 順便說一下，您需要為您加密的每條消息生成一個新的 IV，如我的示例所示，並將其與密文一起發送。 否則，使用 CBC 毫無意義。

Answer 5

如果你想為Android和iPhone，看看兼容的代碼示例RNCryptor庫適用於iOS和JNCryptor庫為Java / Android系統。

這兩個項目都是開源的，共享一個通用的數據格式。 在這些庫中，使用 AES 256 位，但是如果需要支持 128 位 AES，調整代碼將是微不足道的。

根據接受的答案，兩個庫都使用 PBKDF2。

Answer 6

注意：對於java中的android

我已經編寫了這個管理器文件，它的功能對我來說非常好。 這是針對 AES 128 的，沒有任何鹽分。

public class CryptoManager {

private static CryptoManager shared;
private String privateKey = "your_private_key_here";
private String ivString = "your_iv_here";


private CryptoManager(){
}

public static CryptoManager getShared() {
    if (shared != null ){
        return shared;
    }else{
        shared = new CryptoManager();
        return shared;
    }
}

public String encrypt(String value) {
    try {
        IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(ivString.getBytes("UTF-8"));
        SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(privateKey.getBytes("UTF-8"), "AES");

        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5PADDING");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec, iv);

        byte[] encrypted = cipher.doFinal(value.getBytes());
        return android.util.Base64.encodeToString(encrypted, android.util.Base64.DEFAULT);
    } catch (Exception ex) {
        ex.printStackTrace();
    }
    return null;
}


public String decrypt(String encrypted) {
    try {
        IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(ivString.getBytes("UTF-8"));
        SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(privateKey.getBytes("UTF-8"), "AES");

        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5PADDING");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec, iv);
        byte[] original = new byte[0];
        original = cipher.doFinal(android.util.Base64.decode(encrypted, android.util.Base64.DEFAULT));

        return new String(original);
    } catch (Exception ex) {
        ex.printStackTrace();
    }

    return null;
}
}

您需要像這樣調用函數。

String dataToEncrypt = "I need to encrypt myself";
String encryptedData = CryptoManager.getShared().encrypt(data);

您將使用以下行獲得加密字符串

String decryptedString = CryptoManager.getShared().decrypt(encryptedData);