对称密钥密码使用同一的密钥加密和解密数据公海赌船710


AES简介

美利坚同盟国国家标准技术探讨所在2001年揭橥了高档加密标准(AES)。AES是一个对称分组密码算法,目的在于取代DES成为广大使用的正规化。

据悉使用的密码长度,AES最广泛的有3种密钥方案,用以适应不同的场馆要求,分别是AES-128、AES-192和AES-256,与公私密钥密码使用密钥对两样,对称密钥密码使用相同的密钥加密和解密数据,

 

注意事项:1.AES加密的时候分为很多格局的。除了ECB不需要设置IV  
 其他格局都急需安装iv(这是人家告诉我的);如若你使用的不是ECB格局,其他形式千万记得设置IV;

 

AES加密情势和填充形式

算法/格局/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

 

参照小说


AES

系统也并不曾直接提供诸如DES、AES的API,然则提供了加密解密的连带操作CommonCrypto,DES或者AES的贯彻,需要大家协调包装一下。

加密是由算法/模式/填充组成的,算法是DES,AES等,
格局是EBC,CBC等,iOS和Android的填写是不等同的:

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

接下去我们引入一些背景知识:

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。它将公开分成五个等长的模块(block),使用规定的算法和对称密钥对每组分别加密解密。分组加密是极其首要的加密协议组成,其中典型的如DES和AES作为美利哥政党决定的正规化加密算法,应用领域从电子邮件加密到银行交易转帐,异常普遍。

密码学中的工作模式:

最早出现的行事形式,ECB,CBC,OFB和CFB可以追溯到1981年。2001年,NIST修订了其原先发布的办事情势工作列表,出席了AES,并进入了CTR格局。最终,在二〇一〇年8月,NIST出席了XTS-AES,而其他的可信形式并没有为NIST所认证。例如CTS是一种密文窃取的情势,许多常见的密码学运行库提供了这种格局。

密码学中,块密码的行事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,并保证其安全性。块密码自身只可以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部独立的密码块。经常而言,最终一块数据也需要运用分外填充方式将数据扩充到适合密码块大小的尺寸。一种工作格局描述了加密每一数据块的过程,并时时使用基于一个平凡称为初始化向量的附加输入值以举办随机化,以担保安全。

初始化向量

起头化向量(IV,Initialization
Vector)是成千上万办事形式中用来随机化加密的一块数据,由此可以由同样的当众,相同的密钥产生不同的密文,而无需另行发生密钥,制止了平凡异常复杂的这一经过。

初叶化向量与密钥相比有例外的安全性要求,由此IV通常并非保密,可是在大部情景中,不应当在采纳同一密钥的意况下五次使用同一个IV。对于CBC和CFB,重用IV会导致泄露明文第一个块的一些音信,亦包括几个例外信息中一律的前缀。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在加密时必须是无力回天预测的;特此外,在众多落实中选用的发生IV的措施,例如SSL2.0施用的,即接纳上一个信息的终极一块密文作为下一个信息的IV,是不安全的。

小心:ECB格局不需要起头化向量,之所以提一句,是因为自身用的ECB格局。

填充

块密码只好对规定长度的数码块举办处理,而新闻的尺寸一般是可变的。因而有的形式(即ECB和CBC)需要最终一块在加密前举行填空。有数种填充方法,其中最简易的一种是在平文的末尾填充空字符以使其尺寸为块长度的平头倍,但无法不保证可以回复平文的原有长度;例如,若平文是C语言风格的字符串,则只有串尾会有空字符。稍微复杂一点的章程则是土生土长的DES使用的措施,即在数量后添加一个1位,再添加丰裕的0位直到满足块长度的渴求;若音讯长度刚好符合块长度,则增长一个填充块。最复杂的则是指向CBC的法子,例如密文窃取,残块终结等,不会发生额外的密文,但会增多部分复杂度。布鲁斯(布鲁斯)·施奈尔和Neil斯·弗格森(Ferguson)指出了二种简易的可能: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;或向最后一个块填充n个值均为n的字节。

CFB,OFB和CTR格局不需要对长度不为密码块大小整数倍的消息举办特此外拍卖。因为这个格局是因此对块密码的输出与平文举行异或工作的。最后一个平文块(可能是不完全的)与密钥流块的前几个字节异或后,发生了与该平文块大小同等的密文块。流密码的这个特性使得它们可以使用在急需密文和平文数据长度严苛相等的场馆,也可以利用在以流情势传输数据而不便于举办填空的场馆。

专注:ECB形式是亟需填写的。

ECB:
最简便易行的加密情势即为电子密码本(Electronic
codebook,ECB)格局。需要加密的信息遵照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

本办法的先天不足在于同样的平文块会被加密成相同的密文块;由此,它不可以很好的潜伏数据格局。在好几场所,这种形式无法提供严酷的数目保密性,由此并不推荐用于密码协议中。上边的例证显示了ECB在密文中突显平文的模式的程度:该图像的一个位图版本(上图)通过ECB形式也许会被加密成中图,而非ECB格局平日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格局

原图是使用CBC,CTR或任何其余的更安全的格局加密最下图可能爆发的结果——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安全的加密;许多不安全的加密法也恐怕爆发这种“随机的”输出。

ECB情势也会导致使用它的商议不可能提供数据完整性珍视,易受到重播攻击的震慑,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:藏蓝色脉冲”在线电子游戏使用ECB情势的Blowfish密码。在密钥交流系统被破解而暴发更简明的破解情势前,作弊者重复通过发送加密的“杀死怪物”信息包以非官方的快速增添阅历值。

其他情势在此就不开展了,详情请转块密码的干活情势
,进一步精通CBC、CFB、OFB、CTR等形式。

把最要紧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)  

下面说到,iOS和Android填充是不等同的,这咋办?据说,PKCS7Padding是兼容PKCS5Padding的,我在与安卓联合测试中,确实尚未问题。

把自家用的AES加密摘出来吧:

本身用的是一个NSData类目NSData+AES,密钥是128位的,即16个字节,加密解密方法的贯彻如下(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;
}  

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编码的想想是是选用64个基本的ASCII码字符对数据进行重新编码。它将索要编码的数目拆分成字节数组。以3个字节为一组。按顺序排列24 位数据,再把这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。当所要编码的数码的字节数不是3的整倍数,也就是说在分组时最终一组不够3个字节。这时在最后一组填充1到2个0字节。并在最终编码完成后在最后添加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、然后把这两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,并在最高位填充五个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、再把这五个字节数据转化成10进制数得(16)(20)(9)(3);

6、最后依照BASE64给出的64个中央字符表,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

解码过程就是把4个字节再还原成3个字节再依照不同的数目模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发为64个为主的ASCII码字符。

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