iOS AES-CBC、AES-ECB 加解密

简介

AES是加密的算法，使用128、192 和 256 位密钥，将被加密数据划分为128位（16字节）一块，然后使用某种加密模式进行加密

关键词：
块大小：16字节
密钥长度：AES算法下，key的长度有三种：128、192和256 bits。
加密模式：AES属于块加密（Block Cipher），块加密中有CBC、ECB、CTR、OFB、CFB等几种工作模式。
填充模式：
NoPadding，数据长度不对齐时使用"\0"填充，否则不填充
PKCS7Padding，假设数据长度需要填充n(n>0)个字节才对齐，那么填充n个字节，每个字节都是n;如果数据本身就已经对齐了，则填充一块长度为块大小的数据，每个字节都是块大小
PKCS5Padding，PKCS7Padding的子集，块大小固定为8字节。

AES加密，如果输入是16*n字节，NoPadding填充的情况下，输出和输入相同；有填充的情况下，输出是16*（n+1）。
如果输入不是16字节整数倍，而是大于16*n小于16*（n+1），NoPadding填充情况下（只能是CFB和OFB模式），输出和输入长度相同；其他情况下，输出长度是16*（n+1）

iOS系统库实现AES-CBC-PKCS7Padding 和 AES-ECB-PKCS7Padding

#import <CommonCrypto/CommonCrypto.h>
#import <CommonCrypto/CommonDigest.h>

//加密
+ (NSData *)encryptAES:(NSString *)content key:(NSString *)key {
    NSData *contentData = [content dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    NSUInteger dataLength = contentData.length;
    // 为结束符'\\0' +1
    char keyPtr[kCCKeySizeAES128 + 1];
    memset(keyPtr, 0, sizeof(keyPtr));
    [key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];
    // 密文长度 <= 明文长度 + BlockSize
    size_t encryptSize = dataLength + kCCBlockSizeAES128;
    void *encryptedBytes = malloc(encryptSize);
    size_t actualOutSize = 0;
    NSString *const kInitVector = @"1234567890123456"; //16位偏移，CBC模式才有
    NSData *initVector = [kInitVector dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(
    kCCEncrypt,//kCCEncrypt 代表加密 kCCDecrypt代表解密
    kCCAlgorithmAES,//加密算法
    kCCOptionPKCS7Padding,  // 系统默认使用 CBC，然后指明使用 PKCS7Padding，iOS只有CBC和ECB模式，如果想使用ECB模式，可以这样编写  kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode
    keyPtr,//公钥
    kCCKeySizeAES128,//密钥长度128
    initVector.bytes,//偏移字符串
    contentData.bytes,//编码内容
    dataLength,//数据长度
    encryptedBytes,//加密输出缓冲区
    encryptSize,//加密输出缓冲区大小
    &actualOutSize);//实际输出大小
    if (cryptStatus == kCCSuccess) {
    // 返回编码后的数据
    return [NSData dataWithBytesNoCopy:encryptedBytes length:actualOutSize];
    }
    free(encryptedBytes);
    return nil;
}

// 解密
+ (NSData *)decryptAESWithData:(NSData *)data key:(NSString *)key{
 char keyPtr[kCCKeySizeAES128 + 1];
 bzero(keyPtr, sizeof(keyPtr));
 [key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];
 NSUInteger dataLength = [data length];
 size_t bufferSize = dataLength + kCCBlockSizeAES128;
 void *buffer = malloc(bufferSize);
 size_t numBytesDecrypted = 0;
 NSString *const kInitVector = @"1234567890123456"; //16位偏移，CBC模式才有
 NSData *initVector = [kInitVector dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
 //字段含义在上面加密已经解释过了，这里不做赘述
 CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCDecrypt, kCCAlgorithmAES, kCCOptionPKCS7Padding, keyPtr, kCCBlockSizeAES128, initVector.bytes, [data bytes], dataLength, buffer, bufferSize, &numBytesDecrypted);

 if(cryptStatus == kCCSuccess){
 	return [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer length:numBytesDecrypted];
 }

 free(buffer);

 return nil;

}

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OpenSSL库AES-CBC-PKCS7Padding 和 AES-ECB-PKCS7Padding

//pod引入openssl库
pod 'OpenSSL-Universal'

#import "crypto.h"
#import "evp.h"
#import "aes.h"
+ (NSData *)encryptStringWithString:(NSString *)string key:(NSString *)key{
    const char *p_str = [string cStringUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    const char *p_key = [key cStringUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];

    unsigned char *p_out = malloc(string.length + 16);
    memset(p_out, 0, string.length * 2);
    int result = aes_encrypt(p_str, (char *)p_key, (unsigned char *)p_out);

//    NSLog(@"result = %d enOut = %s",result,p_out);

    NSInteger len = getlen(p_out);
    NSData *data = [NSData dataWithBytes:p_out length:len];
    return data;
}
+ (NSData *)decryptDataWithData:(NSData *)data andKey:(NSString *)key{
    const char *p_key = [key cStringUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    unsigned char *p_out = malloc(data.length*2);
    memset(p_out, 0, data.length * 2);

    int result = aes_decrypt((const char *)data.bytes, (char *)p_key, p_out);
//    NSLog(@"result = %d deOut = %s",result,p_out);

    NSInteger len = getlen(p_out);
    NSData *dataOut = [NSData dataWithBytes:p_out length:len];
    return dataOut;
}
/**********************************************************
函数名：PKCS7Padding
参数：unsigned char *str      --字符串地址
返回值：int                   --正向测试填充后的字符串长度
说明：对初始数据进行PKCS7Padding填充
***********************************************************/
int PKCS7Padding(unsigned char *str){
    int remain, i;
    int len=getlen(str);
    remain = 16 - len%16;
    //printf("remain = %d\n",remain);
    for(i=0; i<remain; i++)
    {
        str[len+i] = remain;
        //printf("str[len+i]= %d\n",str[len+i]);
    }
       str[len+i] = '\0';

    return len + remain;
}
/**********************************************************
函数名：DePKCS7Padding
参数：unsigned char *p    --字符串地址
返回值：int               --反填充个数
说明：对明文进行PKCS7Padding填充反填充(去除后面的填充乱码)
***********************************************************/
int DePKCS7Padding(unsigned char *str)
{
      int remain,i;
      while (*str != '\0'){str++;}  //定位到\0
      str--;
      remain = *str;//读取填充的个数
      //printf("remain = %d\n",remain);
      //定位到最前面的填充数
      for(i=0;i<remain;i++){str--;}
      str++;
      *str = '\0';//截断
      return remain;
}
/**********************************************************
函数名：getlen
参数：char *result        --字符串地址
返回值：int                --字符串长度
说明：                    --获取字符串长度
***********************************************************/
int getlen(unsigned char *result){
    int i = 0;
    while (result[i] != '\0'){
        i++;
    }
    return i;
}

/**********************************************************
函数名：aes_encrypt
参数：const char* str_in        --输入字符
参数：unsigned char* key        --key
参数：unsigned char* out        --输出字符
返回值:int                      --0失败  1成功
说明：加密
***********************************************************/
int aes_encrypt(const char* str_in, char* key, unsigned char* out)
{
    OPENSSL_cleanse(NULL, 0);
    if (!str_in || !key || !out) return 0;

    //加密的初始化向量
    unsigned char iv[AES_BLOCK_SIZE];

    //16位密码
    char tmpIV[] = "1234567890123456";
    for (int i = 0; i < 16; ++i)
        iv[i] = tmpIV[i];

    AES_KEY aes;
    if (AES_set_encrypt_key((unsigned char*)key, 128, &aes) < 0)
    {
        return 0;
    }

    //
    size_t len = strlen(str_in);
    unsigned char *aes_encode_temp = malloc(len + 16);
    memset(aes_encode_temp,'\0', len + 16);
    memcpy(aes_encode_temp, str_in, len);

    len = PKCS7Padding(aes_encode_temp);
    AES_cbc_encrypt((unsigned char*)aes_encode_temp, (unsigned char*)out, len, &aes, iv, AES_ENCRYPT);

//    for (int nIndex = 0; nIndex < getlen((char *)str_in); nIndex += 16) {
//        AES_ecb_encrypt((unsigned char*)str_in + nIndex, (unsigned char*)out + nIndex,&aes,AES_ENCRYPT);
//    }

    return 1;
}

/**********************************************************
函数名：aes_decrypt
参数：const char* str_in        --输入
参数：unsigned char* key        --key
参数：unsigned char* out        --输出
返回值：int            　　　　　 --0失败  1成功
说明：　　　　　　　　　　　　　　　 --解密
***********************************************************/
int aes_decrypt(const char* str_in, char* key,unsigned char* out)
{
    OPENSSL_cleanse(NULL, 0);
    if (!str_in || !key || !out) return 0;
    unsigned char iv[AES_BLOCK_SIZE];//加密的初始化向量
    char tmpIV[] = "1234567890123456";
    for (int i = 0; i < 16; ++i)
        iv[i] = tmpIV[i];

    AES_KEY aes;
    if (AES_set_decrypt_key((unsigned char*)key, 128, &aes) < 0)
    {
        return 0;
    }

    size_t len = strlen(str_in);

//    for (int nIndex = 0; nIndex < getlen((char *)str_in); nIndex += 16) {
//        AES_ecb_encrypt((unsigned char*)str_in + nIndex, (unsigned char*)out + nIndex,&aes,AES_DECRYPT);
//    }
    AES_cbc_encrypt((unsigned char*)str_in, (unsigned char*)out, len, &aes, iv, AES_DECRYPT);
    DePKCS7Padding(out);

    return 1;
}

上述代码中，把AES-CBC-PKCS7的代码注释了。可自行解开注释得到此模式的加解密代码。