再谈Java、AndroidAES加密算法填充⽅式
今天发布的博客有些临时赶⼯成分
天⽓⼀如既往的炎热，下班到了家习惯性的打开空调，然后从冰箱掏出冰棒享受着透⼼凉的赶脚。待⾝上的⾼能辐射褪去殆尽，便去开锅做起⽜⾁粉丝汤，嗯，今天的晚餐。做好，盛碗，端进卧室，在空调的风⼝下吃⼝味更佳，嗯，还不起劲，拧开了“王者农药”进⾏⼀场刺激的峡⾕之战，边吃边玩，意境更佳。
完事，洗碗刷锅后看看⼿机上的时间，打算时间充⾜的话就去游个泳，然⽽“⼀不⼩⼼”看到了今天的⽇期，F**K！31号了！这个⽉⼀篇⽂章都没发！
本可以度过⼀个轻松愉快的夜晚，然⽽…
赶紧开机⼲活，于是有了今天的意外产出，下⾯正式开始
此前写过⼀篇关于AES加密的⽂章，介绍了相关概念，使⽤以及脱坑姿势。
之所以写续篇，是因为最近项⽬中出现了AES加密的bug，折腾了许久最终确认为Android端错误地使⽤PKCS5Padding填充⽅式，⽽服务端则是PKCS7Padding，改为PKCS7Padding即可，还好bug只会出现在Android4.3和4.4的设备上，仅影响了极少数的⽤户。呵呵呵…
希望这篇⽂章没有被领导看到…看到也没事，反正⼜不是我弄的
java源代码加密嗯哼，求知欲强的童鞋可能会抛出以下问题：
1. 为什么Android可以使⽤PKCS7Padding？
2. 为什么PKCS5Padding可以解密PKCS7Padding加密的数据？
接下来⼀⼀作答
Android可以使⽤PKCS7Padding
我们知道Java是不⽀持PKCS7Padding填充的，标准的⽅式是PKCS5Padding。⽽Android实现了Java SE API，但没有使⽤相同的源代码，没有使⽤相同的提供程序，也没有作AES限制的实现。
这句话引⾃某
Android implements the Java SE API, but does not use the same source code, not the same provider and the AES restrictions are not implemented either.
⼀句话概括：Android没有使⽤标准Java的AES加密，⽽是⾃⼰实现了⼀套，顺便实现了PKCS7Padding。PKCS5Padding可以解密PKCS7Padding加密的数据
从AES加密原理说起
加密流程
1. 把明⽂按照128bit（16byte）拆分成若⼲个明⽂块
2. 按照选择的填充⽅式来填充最后⼀个明⽂块
3. 利⽤AES加密器和密钥将每⼀个明⽂块加密成密⽂块
4. 拼接所有的密⽂块，成为最终的密⽂结果
流程图⽰
填充原理
需要填充的字节长度 = (块长度 - (数据长度 % 块长度))
假定块长度为8，数据长度为3，则填充字节数等于5
原数据为： FF FF FF
填充结果： FF FF FF 05 05 05 05 05
假定块长度为8，数据长度为9，则填充字节数等于7
原数据为：FF FF FF FF FF FF FF FF FF
填充结果：FF FF FF FF FF FF FF FF FF 07 07 07 07 07 07 07
假定块长度为8，数据长度为8，则填充字节数等于8
原数据为：FF FF FF FF FF FF FF FF
填充结果：FF FF FF FF FF FF FF FF 08 08 08 08 08 08 08 08
总结如下：
1. 填充的字节都是⼀个相同的字节
2. 该字节的值，就是要填充的字节的个数
3. 数据长度是块长度的整数倍时，还需另补块长度个值为块长度的字节
这样如果填充1个字节，那么填充的字节的值就是0x01；要填充7个字节，那么填充的字节的值全是0×07；长度恰好8的整数倍时，还要补8个值为0×08的字节。
思考⼀个问题：
为啥为整数倍时，还是要多补8个0x08？
答案：解密的需要！
嗯哼，⼀脸懵逼？看下⾯⾼能举栗：
假设当某数据是8的整数倍，没有填充8个0x08：
解密过程中，程序检查数据末尾的最后⼀个字节发现这个字节恰好是0x01，那这个字节是填充上去的呢？
还是实际的数据呢？要不要做去填充操作呢？此时程序⼼⾥⼀万个。
填充⽅式和填充结果
假设某明⽂字节长度为m，拆分密⽂块后剩余字节e=m%16，最终密⽂长度为l
算法/模式/填充e=0时密⽂长度e!=0密⽂长度
AES/CBC/NoPadding l=m不⽀持
AES/CBC/PKCS5Padding l=m+(16-e)=m+16l=m+(16-e)
AES/CFB/NoPadding l=m l=m
AES/CFB/PKCS5Padding l=m+(16-e)=m+16l=m+(16-e)
AES/ECB/NoPadding l=m不⽀持
AES/ECB/PKCS5Padding l=m+(16-e)=m+16l=m+(16-e)
AES/OFB/NoPadding l=m l=m
AES/OFB/PKCS5Padding l=m+(16-e)=m+16l=m+(16-e)
………
PKCS5Padding与PKCS7Padding
PKCS5Padding填充和PKCS7Padding填充算法没有任何区别。
PKCS5Padding在填充⽅⾯，是PKCS7Padding的⼀个⼦集：
PKCS5Padding只是对于8字节（BlockSize=8）进⾏填充，填充内容为0x01-0x08
但是PKCS7Padding不仅仅是对8字节填充，其BlockSize范围是1-255字节
所以，PKCS5Padding可以向上转换为PKCS7Padding，但是PKCS7Padding不⼀定可以转换到PKCS5Padding。⼀定条件下，两者可以互换使⽤的。
参考资料
拓展
关于NoPadding
顾名思义，不填充。数据分完块，不去做填充操作，直接加密。
嗯哼，想到⼀个骚操作，就是让NoPadding转换成PKCS5Padding效果
NoPadding加密 →→→ PKCS5Padding解密
贴代码
public class AESUtils {
private static final String AES_CBC_PKCS5_PADDING ="AES/CBC/PKCS5Padding";
private static final String AES_CBC_NO_PADDING ="AES/CBC/NoPadding";
private static final String AES ="AES";
private static final String UTF_8 ="UTF-8";
private static final String AES_KEY ="286751244B391A6DBB84778E0D6A8926";
public static void main(String[] args){
String plaintext ="12345678";
String encrypt =encryptByNoPadding(plaintext, AES_KEY);
System.out.println(" 数据加密前："+ plaintext);
System.out.println(" `NoPadding`加密后："+ encrypt);
String desEncrypt =decryptByPKCS5Padding(encrypt, AES_KEY);
System.out.println("`PKCS5Padding`解密后："+ desEncrypt);
}
private static String encryptByNoPadding(String plaintext, String key){
try{
// 加密初始化实例,NoPadding形式
final Cipher cipher = Instance(AES_CBC_NO_PADDING);
final int blockSize = BlockSize();
final byte[] dataBytes = Bytes(UTF_8);
final int length = dataBytes.length;
final int remainder = length % blockSize;
//计算需要填充的字节长度
final int paddingLength = blockSize - remainder;
/
/计算填充后的字节长度
int newLength = length + paddingLength;
final byte[] newDataBytes =new byte[newLength];
//填充
for(int i =0; i < paddingLength; i++){
// 填充的字节长度也是填充的值，需要转成字节(byte) paddingLength
newDataBytes[length + i]=(byte) paddingLength;
}
//将⽼数据迁移到新数据字节数组⾥
System.arraycopy(dataBytes,0, newDataBytes,0, dataBytes.length);
// 还原密钥对象
SecretKey secretKey =new Bytes(UTF_8), AES);
// 偏移量
IvParameterSpec ivParameterSpec =new IvParameterSpec(new BlockSize()]);
// CBC模式需要添加⼀个参数IvParameterSpec
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, ivParameterSpec);
byte[] result = cipher.doFinal(newDataBytes);
return parseByte2HexStr(result);
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
return"";
}
}
private static String decryptByPKCS5Padding(String data, String key){
try{
byte[] encryp =parseHexStr2Byte(data);
Cipher cipher = Instance(AES_CBC_PKCS5_PADDING);
// 还原密钥对象
SecretKeySpec keySpec =new Bytes(UTF_8), AES);
// 偏移量
IvParameterSpec ivParameterSpec =new IvParameterSpec(new BlockSize()]);
// CBC模式需要添加⼀个参数IvParameterSpec
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec, ivParameterSpec);
byte[] original = cipher.doFinal(encryp);
return new String(original);
}catch(Exception e){
}
return null;
}
private static String parseByte2HexStr(byte[] buf){
StringBuffer sb =new StringBuffer();
for(int i =0; i < buf.length;++i){
String hex = HexString(buf[i]&255);
if(hex.length()==1){
hex ='0'+ hex;
}
sb.UpperCase());
}
String();
}
private static byte[]parseHexStr2Byte(String hexStr){
if(hexStr.length()<1){
return null;
}else{
byte[] result =new byte[hexStr.length()/2];
for(int i =0; i < hexStr.length()/2;++i){
int high = Integer.parseInt(hexStr.substring(i *2, i *2+1),16);
int low = Integer.parseInt(hexStr.substring(i *2+1, i *2+2),16);
result[i]=(byte)(high *16+ low);
}
return result;
}
}
}
输出结果
数据加密前：12345678
`NoPadding`加密后：76D277F787AB75E354061B2319CAE945
`PKCS5Padding`解密后：12345678
ok，转换成功了。⾄此，本⽂就告⼀段落了。
写在最后
⽂章写得时间⽐较赶，逻辑还不够紧凑清晰，希望童鞋们能指出问题或给出宝贵的意见，以帮助我更好地完善本⽂。另外，上⽂提到bug只会出现在Android4.3和4.4的设备上的具体分析将在后期的⽂章给出。
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