HarmonyOS鸿蒙Next中如何解决AES算法加密程序崩溃

问题现象

使用AES算法的CBC模式加密，执行doFinalSync程序崩溃。问题代码如下：

function tcpEncrypt(value: string, iv: string, key: string): Uint8Array {
  let cipher = cryptoFramework.createCipher('AES128|CBC|NoPadding');
  let siv = genIvParamsSpec(iv);
  let symKey = genSymKeyByData(StrUtil.strToUint8Array(key));
  cipher.initSync(cryptoFramework.CryptoMode.ENCRYPT_MODE, symKey, siv);
  let plainText: cryptoFramework.DataBlob = { data: new Uint8Array(buffer.from(value, 'utf-8').buffer) };
  let cipherData = cipher.doFinalSync(plainText);
  return cipherData.data;
}

日志如下：

Pid:41288
Uid:20020022
Reason:Error
Error name:Error
Error message:do final fail!
Error code:
Stacktrace:
 at tcpEncrypt (entry/src/main/ets/utils/Aes.ets:116:20)
 at tcpEncryptData (entry/src/main/ets/utils/Aes.ets:14:10)
 at toBuffer (entry/src/main/ets/utils/SQHeaderEx.ets:81:33)
 at send (entry/src/main/ets/utils/TcpSocket.ets:96:20)
 at getTcpPublicKey (entry/src/main/ets/utils/CommonUtil.ets:60:5)
 at anonymous (entry/src/main/ets/utils/TcpSocket.ets:42:7)

背景知识

• AES（Advanced Encryption Standard），最常见的对称加密算法。

  基本特点：分组密码算法，分组长度为128位；密钥长度为128位、192位或256位；与3DES相比，安全性更高，处理速度更快。

• 3DES（Triple Data Encryption Algorithm），也称为3DESede或TripleDES。

  基本特点：使用3个64位的密钥对数据库进行三次加密，相当于对每个数据块执行三次DES（Data Encryption Standard）加密算法；与DES相比，3DES的密钥长度更长，安全性更高，但处理速度不如DES。

• SM4，即SM4分组密码算法。

  基本特点：分组密码算法，分组长度为128位；密钥长度为128位。可通过扩展密钥增加密钥长度；加密算法与密钥扩展算法都采用32轮非线性迭代结构，数据解密和数据加密的算法结构相同，只是轮密钥的使用顺序相反，解密轮密钥是加密轮密钥的逆序。

定位思路

检查加密算法的填充模式以及明文的长度。

解决方案

由于AES为分组加密算法，分组长度为128位。如果最后一组明文不足128位（16字节），可以通过不同的填充模式进行数据填充。

• 问题代码中填充模式选择NoPadding，不会对明文进行填充，所以当最后一组不足128位时程序崩溃，可以选择PKCS5和PKCS7进行填充。
• 如果需要ZeroPadding，需要开发者手动对密文进行填充，密文填充的示例代码如下：

stringPadding(str: string) {
  let len = str.length
  switch (len % 16) {
    case 0:
      break;
    case 1:
      str.padEnd(16 - 1, '0');
      break;
    case 2:
      str.padEnd(16 - 2, '0');
      break;
    case 3:
      str.padEnd(16 - 3, '0');
      break;
    case 4:
      str.padEnd(16 - 4, '0');
      break;
    case 5:
      str.padEnd(16 - 5, '0');
      break;
    case 6:
      str.padEnd(16 - 6, '0');
      break;
    case 7:
      str.padEnd(16 - 7, '0');
      break;
    case 8:
      str.padEnd(16 - 8, '0');
      break;
    case 9:
      str.padEnd(16 - 9, '0');
      break;
    case 10:
      str.padEnd(16 - 10, '0');
      break;
    case 11:
      str.padEnd(16 - 11, '0');
      break;
    case 12:
      str.padEnd(16 - 12, '0');
      break;
    case 13:
      str.padEnd(16 - 13, '0');
      break;
    case 14:
      str.padEnd(16 - 14, '0');
      break;
    case 15:
      str.padEnd(16 - 15, '0');
      break;
  }
}

总结

• 算法库当前提供了AES加解密常用的7种加密模式：ECB、CBC、OFB、CFB、CTR、GCM和CCM。由于AES为分组加密算法，分组长度为128位。如果最后一组明文可能不足128位（16字节），可以通过不同的填充模式进行数据填充。

  • ECB、CBC加密模式，明文长度不是128位整数倍，必须使用填充方法补足。
  • CCM加密模式，必须指定附加验证数据aad且其长度必须大于等于1字节且小于等于2048字节。

• 3DES算法的加解密过程分别是对明文/密文数据进行三次DES加密或解密，得到相应的密文或明文。算法库当前提供了3DES加解密常用的4种加密模式：ECB、CBC、OFB和CFB。由于DES为分组加密算法，分组长度为64位。在实际应用中，最后一组明文可能不足64位（8字节），此时可以通过不同的填充模式进行数据填充。

  • ECB、CBC加密模式，明文长度不是64位整数倍，必须使用填充方法补足。

• 算法库当前提供了SM4加解密常用的7种加密模式：ECB、CBC、CTR、OFB、CFB、CFB128和GCM。由于SM4为分组加密算法，分组长度为128位。在实际应用中，最后一组明文可能不足128位（16字节），此时可以通过不同的填充模式进行数据填充。

  • ECB、CBC加密模式，明文长度不是128位整数倍，必须使用填充方法补足。