AES加密CBC模式兼容互通四种编程语言平台【PHP、Javascript、Java、C#】

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　　作　　者：尐桀
　　原文地址：my.oschina.net/Jacker/blog/86383

由于本人小菜，开始对AES加密并不了解，在网络上花了比较多时间查阅资料整理；
先简单从百度找来介绍：

Quote

密码学中的高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES），又称高级加密标准Rijndael加密法，
是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界
所使用。经过五年的甄选流程，高级加密标准由美国国家标准与技术研究院 （NIST）于2001年11月26日
发布于FIPS PUB197，并在2002年5月26日成为有效的标准。2006年，高级加密标准已然成为对称密钥加密
中最流行的算法之一。该算法为比利时密码学家Joan Daemen和VincentRijmen所设计，结合两位作者的名
字，以Rijndael之命名之，投稿高级加密标准的甄选流程。（Rijdael的发音近于 "Rhinedoll"。）

AES加密模式和填充方式（其实还有还几种填充方式没写上，开始时候也在这里绕了一下）

算法/模式/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

更多关于加密模式内容：http://blog.sina.com...6b0100zmpp.html

看到这么多模式，已经有点头晕了，那我的目标是希望找到 PHP、Javascript、Java、C# 的AES加密模式一个交集；

又经过一轮查找，资讯了百度谷歌这两位老师之后，找到了一篇关于PHP和Java的AES互通兼容加密文章，看完之后

发现了原来PHP的AES加密填充只有ZeroPadding（补零 - 因为数据长度不是16的整数倍就需要填充），而Java是没

有这种填充模式，杯具的只能自己写一个了，那Java的填充模式就用NoPadding（不填充内容）；

Java端代码：

/*
* To change this template, choose Tools | Templates
* and open the template in the editor.
*/

/**
*
* @author Jacker
*/

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import sun.misc.BASE64Decoder;

public class Encryption
{
public static void main(String args[]) throws Exception {
System.out.println(encrypt());
System.out.println(desEncrypt());
}

public static String encrypt() throws Exception {
try {
String data = "Test String";
String key = "1234567812345678";
String iv = "1234567812345678";

Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/NoPadding");
int blockSize = cipher.getBlockSize();

byte[] dataBytes = data.getBytes();
int plaintextLength = dataBytes.length;
if (plaintextLength % blockSize != 0) {
plaintextLength = plaintextLength + (blockSize - (plaintextLength % blockSize));
}

byte[] plaintext = new byte[plaintextLength];
System.arraycopy(dataBytes, 0, plaintext, 0, dataBytes.length);

SecretKeySpec keyspec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), "AES");
IvParameterSpec ivspec = new IvParameterSpec(iv.getBytes());

cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyspec, ivspec);
byte[] encrypted = cipher.doFinal(plaintext);

return new sun.misc.BASE64Encoder().encode(encrypted);

} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}

public static String desEncrypt() throws Exception {
try
{
String data = "2fbwW9+8vPId2/foafZq6Q==";
String key = "1234567812345678";
String iv = "1234567812345678";

byte[] encrypted1 = new BASE64Decoder().decodeBuffer(data);

Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/NoPadding");
SecretKeySpec keyspec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), "AES");
IvParameterSpec ivspec = new IvParameterSpec(iv.getBytes());

cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyspec, ivspec);

byte[] original = cipher.doFinal(encrypted1);
String originalString = new String(original);
return originalString;
}
catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}

这里需要强调的就是Java的填充模式是NoPadding，用自己的编写的补零填充内容；

PHP端代码：

<?php
$privateKey = "1234567812345678";
$iv         = "1234567812345678";
$data       = "Test String";

//加密
$encrypted = mcrypt_encrypt(MCRYPT_RIJNDAEL_128, $privateKey, $data, MCRYPT_MODE_CBC, $iv);
echo(base64_encode($encrypted));
echo '<br/>';

//解密
$encryptedData = base64_decode("2fbwW9+8vPId2/foafZq6Q==");
$decrypted = mcrypt_decrypt(MCRYPT_RIJNDAEL_128, $privateKey, $encryptedData, MCRYPT_MODE_CBC, $iv);
echo($decrypted);
?>

最后发现PHP的AES加密是四种语言中最容易实现的！就是填充模式比较鸡肋，或者是本人小菜还没发现啦；
补充说明：mcrypt_decrypt返回的字符串最后带有不可见的空白字符，如果直接采用json_decode 会报错，需要采用 trim 过滤一下

C#端代码：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Security.Cryptography;

namespace pda_demo
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
String encryptData = Program.Encrypt("Test String", "1234567812345678", "1234567812345678");
Console.WriteLine(encryptData);

String decryptData = Program.Decrypt("2fbwW9+8vPId2/foafZq6Q==", "1234567812345678", "1234567812345678");
Console.WriteLine(decryptData);

Console.Read();
}

public static string Encrypt(string toEncrypt, string key, string iv)
{
byte[] keyArray = UTF8Encoding.UTF8.GetBytes(key);
byte[] ivArray = UTF8Encoding.UTF8.GetBytes(iv);
byte[] toEncryptArray = UTF8Encoding.UTF8.GetBytes(toEncrypt);

RijndaelManaged rDel = new RijndaelManaged();
rDel.Key = keyArray;
rDel.IV = ivArray;
rDel.Mode = CipherMode.CBC;
rDel.Padding = PaddingMode.Zeros;

ICryptoTransform cTransform = rDel.CreateEncryptor();
byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(toEncryptArray, 0, toEncryptArray.Length);

return Convert.ToBase64String(resultArray, 0, resultArray.Length);
}

public static string Decrypt(string toDecrypt, string key, string iv)
{
byte[] keyArray = UTF8Encoding.UTF8.GetBytes(key);
byte[] ivArray = UTF8Encoding.UTF8.GetBytes(iv);
byte[] toEncryptArray = Convert.FromBase64String(toDecrypt);

RijndaelManaged rDel = new RijndaelManaged();
rDel.Key = keyArray;
rDel.IV = ivArray;
rDel.Mode = CipherMode.CBC;
rDel.Padding = PaddingMode.Zeros;

ICryptoTransform cTransform = rDel.CreateDecryptor();
byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(toEncryptArray, 0, toEncryptArray.Length);

return UTF8Encoding.UTF8.GetString(resultArray);
}
}
}

C#不用怎么说了！微软的东西就是好使，VS编辑器提示很友好，而且资料好找；

最后就是javascript端的实现，这个是最杯具的，花的时间是最多，也是难倒了很多刚入门的小菜；
一开始我是先想到在os找一插件快速解决（CryptoJS），但是结果并不如意，加密解密后的内容总是乱码不对，最后找啊找，看了很多的国外的资料，翻樯去google论坛和stackoverflow等网站，最后得到了一些零星的资料，终于解决掉问题，原来是密匙的编码导致；（中间试了很多很多代码，翻了很多资料，筛选了无数资料，原来坚持是有回报的）

Javascript端代码：

<script src="aes.js"></script>
<script src="pad-zeropadding.js"></script>
<script>
var data = "Test String";
var key  = CryptoJS.enc.Latin1.parse('1234567812345678');
var iv   = CryptoJS.enc.Latin1.parse('1234567812345678');

//加密
var encrypted = CryptoJS.AES.encrypt(data,key,{iv:iv,mode:CryptoJS.mode.CBC,padding:CryptoJS.pad.ZeroPadding});

document.write(encrypted.ciphertext);
document.write('<br/>');
document.write(encrypted.key);
document.write('<br/>');
document.write(encrypted.iv);
document.write('<br/>');
document.write(encrypted.salt);
document.write('<br/>');
document.write(encrypted);
document.write('<br/>');

//解密
var decrypted = CryptoJS.AES.decrypt(encrypted,key,{iv:iv,padding:CryptoJS.pad.ZeroPadding});
console.log(decrypted.toString(CryptoJS.enc.Utf8));
</script>

按照官方例子就是失败，核心的aes.js又加密混淆了！唉！想找点线索都难。

最后需要提醒总结的是，密匙key和IV需要一致，编码要正确，不然会绕很多冤枉路，希望能帮到以后需要用的人；

补充一下，就是全部加密都是 AES/CBC/ZeroPadding 128位模式；

那两个js文件这里下：http://crypto-js.googlecode.com

JAVA和PHP通用的加解密整理版（AES,DES…）

日常开放中 平台中通常不会只有单一的环境，因此跨平台的通讯 通常会使用标准的AES,DES等加密规则

公司的项目开发中 遇到了JAVA和PHP的加密解密跨平台的问题 经过多方查找资料以及研究找出一个通用的基础加解密方案如下

1：JAVA代码 （3DES版）

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import org.apache.log4j.Logger;
import sun.misc.BASE64Decoder;
import sun.misc.BASE64Encoder;
/**
* Java版3DES加密解密，适用于PHP版3DES加密解密(PHP语言开发的MCRYPT_3DES算法、MCRYPT_MODE_ECB模式、PKCS7填充方式)
* @author G007N
*/
public class DesBase64Tool {
private static SecretKey secretKey = null;//key对象
private static Cipher cipher = null;   //私鈅加密对象Cipher
private static String keyString = "AKlMU89D3FchIkhKyMma6FiE";//密钥
private static Logger log = Logger.getRootLogger();

static{
try {
secretKey = new SecretKeySpec(keyString.getBytes(), "DESede");//获得密钥
/*获得一个私鈅加密类Cipher，DESede是算法，ECB是加密模式，PKCS5Padding是填充方式*/
cipher = Cipher.getInstance("DESede/ECB/PKCS5Padding");
} catch (Exception e) {
log.error(e.getMessage(), e);
}
}

/**
* 加密
* @param message
* @return
*/
public static String desEncrypt(String message) {
String result = "";   //DES加密字符串
String newResult = "";//去掉换行符后的加密字符串
try {
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);     //设置工作模式为加密模式，给出密钥
byte[] resultBytes = cipher.doFinal(message.getBytes("UTF-8")); //正式执行加密操作
BASE64Encoder enc = new BASE64Encoder();
result = enc.encode(resultBytes);//进行BASE64编码
newResult = filter(result);      //去掉加密串中的换行符
} catch (Exception e) {
log.error(e.getMessage(), e);
}
return newResult;
}

/**
* 解密
* @param message
* @return
* @throws Exception
*/
public static String desDecrypt(String message) throws Exception {
String result = "";
try {
BASE64Decoder dec = new BASE64Decoder();
byte[] messageBytes = dec.decodeBuffer(message);  //进行BASE64编码
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);      //设置工作模式为解密模式，给出密钥
byte[] resultBytes = cipher.doFinal(messageBytes);//正式执行解密操作
result = new String(resultBytes,"UTF-8");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return result;
}

/**
* 去掉加密字符串换行符
* @param str
* @return
*/
public static String filter(String str) {
String output = "";
StringBuffer sb = new StringBuffer();
for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
int asc = str.charAt(i);
if (asc != 10 && asc != 13) {
sb.append(str.subSequence(i, i+1));
}
}
output = new String(sb);
return output;
}
/**
* 加密解密测试
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
try {
String strText = "Hello world!";
String deseResult = desEncrypt(strText);//加密
System.out.println("加密结果："+deseResult);

String desdResult = desDecrypt(deseResult);//解密
System.out.println("解密结果："+desdResult);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

2:PHP版本（3DES）

Quote

3des的已经不再使用了 因此没有专门整理成类 凑活看吧哈哈

function pkcs5_pad($text, $blocksize)
{
$pad = $blocksize - (strlen($text) % $blocksize);
return $text . str_repeat(chr($pad), $pad);
}

function pkcs5_unpad($text)
{
$pad = ord($text{strlen($text)-1});
if ($pad > strlen($text))
{
return false;
}
if( strspn($text, chr($pad), strlen($text) - $pad) != $pad)
{
return false;
}
return substr($text, 0, -1 * $pad);
}

$key = "AKlMU89D3FchIkhKyMma6FiE";
//$key = pack("H48", $key);
$iv = "0102030405060708";
$iv = pack("H16", $iv);

$td = mcrypt_module_open(MCRYPT_3DES, '', MCRYPT_MODE_ECB, '');
mcrypt_generic_init($td, $key, $iv);

$str = base64_encode(mcrypt_generic($td,pkcs5_pad("1qaz2ws",8)));
echo $str ."";
mcrypt_generic_deinit($td);
mcrypt_module_close($td);

$td = mcrypt_module_open(MCRYPT_3DES, '', MCRYPT_MODE_ECB, '');
mcrypt_generic_init($td, $key, $iv);
$ttt  = pkcs5_unpad(mdecrypt_generic($td, base64_decode($str)));
mcrypt_generic_deinit($td);
mcrypt_module_close($td);
echo $ttt;
exit;

3：JAVA版本（AES）

Quote

将代码1中的如下行修改

/*密钥为16的倍数*/
private static String keyString = "AKlMU89D3FchIkhK";//密钥
/*AES算法*/
secretKey = new SecretKeySpec(keyString.getBytes(), "AES");//获得密钥
/*获得一个私鈅加密类Cipher，DESede-》AES算法，ECB是加密模式，PKCS5Padding是填充方式*/
cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");

4：PHP版本（AES）

Quote

开发中选择了AES

class CryptAES
{
protected $cipher     = MCRYPT_RIJNDAEL_128;
protected $mode       = MCRYPT_MODE_ECB;
protected $pad_method = NULL;
protected $secret_key = '';
protected $iv         = '';

public function set_cipher($cipher)
{
$this->cipher = $cipher;
}

public function set_mode($mode)
{
$this->mode = $mode;
}

public function set_iv($iv)
{
$this->iv = $iv;
}

public function set_key($key)
{
$this->secret_key = $key;
}

public function require_pkcs5()
{
$this->pad_method = 'pkcs5';
}

protected function pad_or_unpad($str, $ext)
{
if ( is_null($this->pad_method) )
{
return $str;
}
else
{
$func_name = __CLASS__ . '::' . $this->pad_method . '_' . $ext . 'pad';
if ( is_callable($func_name) )
{
$size = mcrypt_get_block_size($this->cipher, $this->mode);
return call_user_func($func_name, $str, $size);
}
}

return $str;
}

protected function pad($str)
{
return $this->pad_or_unpad($str, '');
}

protected function unpad($str)
{
return $this->pad_or_unpad($str, 'un');
}

public function encrypt($str)
{
$str = $this->pad($str);
$td = mcrypt_module_open($this->cipher, '', $this->mode, '');

if ( empty($this->iv) )
{
$iv = @mcrypt_create_iv(mcrypt_enc_get_iv_size($td), MCRYPT_RAND);
}
else
{
$iv = $this->iv;
}

mcrypt_generic_init($td, $this->secret_key, $iv);
$cyper_text = mcrypt_generic($td, $str);
$rt=base64_encode($cyper_text);
//$rt = bin2hex($cyper_text);
mcrypt_generic_deinit($td);
mcrypt_module_close($td);

return $rt;
}

public function decrypt($str){
$td = mcrypt_module_open($this->cipher, '', $this->mode, '');

if ( empty($this->iv) )
{
$iv = @mcrypt_create_iv(mcrypt_enc_get_iv_size($td), MCRYPT_RAND);
}
else
{
$iv = $this->iv;
}

mcrypt_generic_init($td, $this->secret_key, $iv);
//$decrypted_text = mdecrypt_generic($td, self::hex2bin($str));
$decrypted_text = mdecrypt_generic($td, base64_decode($str));
$rt = $decrypted_text;
mcrypt_generic_deinit($td);
mcrypt_module_close($td);

return $this->unpad($rt);
}

public static function hex2bin($hexdata) {
$bindata = '';
$length = strlen($hexdata);
for ($i=0; $i < $length; $i += 2)
{
$bindata .= chr(hexdec(substr($hexdata, $i, 2)));
}
return $bindata;
}

public static function pkcs5_pad($text, $blocksize)
{
$pad = $blocksize - (strlen($text) % $blocksize);
return $text . str_repeat(chr($pad), $pad);
}

public static function pkcs5_unpad($text)
{
$pad = ord($text{strlen($text) - 1});
if ($pad > strlen($text)) return false;
if (strspn($text, chr($pad), strlen($text) - $pad) != $pad) return false;
return substr($text, 0, -1 * $pad);
}
}

$aes = new CryptAES();
//密钥修改成了16位 和JAVA的一致
$aes->set_key('AKlMU89D3FchIkhK');
//$aes->set_key('AKlMU89D3FchIkhKyMma6FiE');
$aes->require_pkcs5();
$rt = $aes->encrypt('1qaz2ws');
echo $rt . '<br/>';
echo $aes->decrypt($rt) . '<br/>';
exit;

PS：部分材料 源自网络 经测试实践后 整理编辑而成

PHP简单的AES【256位】加解密算法使用例子

<?phpclass aes
{
// CRYPTO_CIPHER_BLOCK_SIZE 32

private $_secret_key = 'default_secret_key';

public function setKey($key)
{
$this->_secret_key = $key;
}

public function encode($data)
{
$td = mcrypt_module_open(MCRYPT_RIJNDAEL_256, '', MCRYPT_MODE_CBC, '');
$iv = mcrypt_create_iv(mcrypt_enc_get_iv_size($td), MCRYPT_RAND);
mcrypt_generic_init($td, $this->_secret_key, $iv);
$encrypted = mcrypt_generic($td, $data);
mcrypt_generic_deinit($td);

return $iv . $encrypted;
}

public function decode($data)
{
$td = mcrypt_module_open(MCRYPT_RIJNDAEL_256, '', MCRYPT_MODE_CBC, '');
$iv = mb_substr($data, 0, 32, 'latin1');
mcrypt_generic_init($td, $this->_secret_key, $iv);
$data = mb_substr($data, 32, mb_strlen($data, 'latin1'), 'latin1');
$data = mdecrypt_generic($td, $data);
mcrypt_generic_deinit($td);
mcrypt_module_close($td);

return trim($data);
}
}

$aes = new aes();
$aes->setKey('key');

// 加密
$aes->encode('string');
// 解密
$aes->decode($string);
?>