在Swift（iOS）和PHP中使用AES256加密得到不同的结果

Question

我正在使用AES256进行加密/解密，以便在iOS和PHP之间使用不安全的通道进行通信。

我看到了许多类似的问题，这些问题围绕着密钥大小、模式（CBC或ECB）、使用随机iv等方面。但在这种情况下，我发现了一个奇怪的行为，如下所示。

两个环境中的配置： - 密钥：32字节（256位） - 块大小：128位（标准） - iv：16字节（用于测试的静态值） - 模式：CBC

如果我加密一个16或32字节的文本（以匹配AES块大小），那么Swift和PHP中的结果相似但不完全相同：

key = "12345678901234567890123456789012" plainText = "12345678901234567890123456789012" iv = "1234567890123456"

Swift cipher = e5RnnlJkv4QGnGhkMwfvgMHr80NWUVhbvvfCdPQ5V2KyKJTx4KfWmn4HXi4dG0b8 PHP cipher = e5RnnlJkv4QGnGhkMwfvgMHr80NWUVhbvvfCdPQ5V2I=

正如您所看到的，密码的长度以及PHP Base64字符串的最后2个字符存在差异。

但是，如果我使用的文本不是AES128块大小的倍数，比如“Hello World”，则两个环境会报告不同（但大小相同）的密码，如下所示：

Swift cipher = bdwO/5C8a+pliIoIXtuzfA==

PHP cipher = oPotHCkxpOwQhIaCz6hNMw==

在这两种情况下（Swift和PHP），无论明文的大小如何，密码都可以正确解密。此外，Swift的结果与Objective-C版本的代码一致。

以下是使用的简化代码:

PHP

    $key = "12345678901234567890123456789012"; 
    $iv = "1234567890123456";
    $plaintext = "Hello World";
    $ciphertext = mcrypt_encrypt(MCRYPT_RIJNDAEL_128, $key, $plaintext, MCRYPT_MODE_CBC, $iv);
    $ciphertext_base64 = base64_encode($ciphertext);
    echo  "ciphertext: ".$ciphertext_base64."</br>";

快捷

let keyData: NSData! = (key as NSString).dataUsingEncoding(NSUTF8StringEncoding) as NSData!
let keyBytes         = UnsafePointer<UInt8>(keyData.bytes)
let keyLength        = size_t(kCCKeySizeAES256)

let plainData = (plainText as NSString).dataUsingEncoding(NSUTF8StringEncoding) as NSData!
let dataLength    = UInt(plainData.length)
let dataBytes     = UnsafePointer<UInt8>(plainData.bytes)

var bufferData    = NSMutableData(length: Int(dataLength) + kCCBlockSizeAES128)
var bufferPointer = UnsafeMutablePointer<UInt8>(bufferData.mutableBytes)
let bufferLength  = size_t(bufferData.length)

let operation: CCOperation = UInt32(kCCEncrypt)
let algoritm:  CCAlgorithm = UInt32(kCCAlgorithmAES128)
let options = UInt32(kCCOptionPKCS7Padding)

let ivData: NSData! = (iv as NSString).dataUsingEncoding(NSUTF8StringEncoding) as NSData!
let ivPointer = UnsafePointer<UInt8>(ivData.bytes)

var numBytesEncrypted: UInt = 0

var cryptStatus = CCCrypt(operation, algoritm, options, keyBytes, keyLength, ivPointer, dataBytes, dataLength, bufferPointer, bufferLength, &numBytesEncrypted)

bufferData.length = Int(numBytesEncrypted)
let base64cryptString = bufferData.base64EncodedStringWithOptions(.Encoding64CharacterLineLength)
println(base64cryptString)

为什么它们不同呢？

- eharo2

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你如何计算IV？ - Jayprakash Dubey

Answer 1

这是由于填充模式不同所致。

如果明文不是块大小的 N 倍，则 PHP 使用“零填充”。因此，对于 128 位块密码（如 AES），PHP 对 0..15 字节使用值为 00 来填充。对于以块边界结束的明文，它将不添加任何填充字节。

大多数其他语言使用 PKCS#7 填充，该填充会填充到下一个块边界，其中填充字节反映了添加的字节数。因此，这将是 1..16 字节，其值为 1..16（或十六进制中的 01 到 10）。对于以块边界结束的明文，它将添加 16 字节的填充。

PKCS#7 填充是确定性的，并且不取决于明文值（它可以由任何值字节组成，而不仅仅是文本）; 换句话说，它始终可以独立于内容应用和删除。

零填充存在这样的问题，即以 00 字节结尾的纯文本可能在取消填充时删除这些 00 字节。对于与 ASCII 兼容的字符串，这通常不是问题，因为 00 是控制字符，通常表示文件结束符（EOF）。

请查看有关如何在 PHP 中应用 PKCS#7 填充的“mcrypt_encrypt”注释。

- Maarten Bodewes

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请注意，自2007年以来，底层的mcrypt库尚未更新。PHP mcrypt维护不良，示例和文档非常糟糕（我设法重写了mcrypt_encrypt示例代码，但现在代码上的注释已经不同步了）。 - Maarten Bodewes

不是这样的。如果大小为16字节，则PHP不会添加任何填充。在PKCS#7填充的情况下，它将添加16个字节。请注意，我无法使用您指定的密钥和IV解密任何数据，因此我无法检查Swift实现。 - Maarten Bodewes

@owlstead。在PHP中，只需2行即可完成PKCS#7填充。$padding = 16 - (strlen($plaintext) % 16); $data = $plaintext.str_repeat(chr($padding), $padding); - eharo2

@fancoolo 在将明文（消息）提供给 mcrypt_encrypt 之前，您需要对其进行处理，并在 mcrypt_decrypt 之后直接执行相反的操作（从结果中删除 X 字节，其中 X 是最后一个字节的值）。 - Maarten Bodewes

@fancoolo。在调用crypt_encrypt()函数之前，您需要添加以下2行代码：$padding = 16 - (strlen($text) % 16); $data = $text.str_repeat(chr($padding), $padding); $ciphertext = mcrypt_encrypt(MCRYPT_RIJNDAEL_128, $key, $data, MCRYPT_MODE_CBC, $iv); 希望这可以帮到您..... - eharo2