Node.js中AES加密和其它语言不一致问题解决办法

Node.js中AES加密与其他语言不一致问题解决办法

问题描述

在使用Node.js进行AES加密时，可能会出现与其他语言不一致的问题。主要表现为使用相同的密钥和明文，使用不同的语言加密后得到的密文不同。

原因分析

AES加密的过程中有很多细节需要注意，各种语言可能会实现不一样，导致加密结果不同。比如：

• 不同语言的填充方式可能不同。
• 不同语言的加密模式（ECB、CBC、CTR等）也可能不同。
• 不同语言的密钥规定长度不同，可能需要进行特殊处理。

因此，需要在Node.js中使用AES加密时，确保各种细节与其他语言相同，才能保证加密结果的一致性。

解决办法

步骤一：选择加密模式和填充方式

在使用AES加密时，需要指定具体的加密模式和填充方式。这两者需要与其他使用的语言相同，才能保证加密结果的一致性。

以CBC模式和PKCS7填充方式为例，代码如下：

const crypto = require('crypto');
const algorithm = 'aes-128-cbc';   // 加密算法
const key = Buffer.from('0123456789abcdef0123456789abcdef', 'hex');  // 必须为16/24/32字节长度的字符串或Buffer
const iv = Buffer.from('0123456789abcdef', 'hex');  // 偏移量也必须为16字节
const plaintext = 'hello world';  // 待加密的明文

const cipher = crypto.createCipheriv(algorithm, key, iv);
cipher.update(plaintext, 'utf8');  // 输入编码为utf8
const ciphertext = cipher.final();

步骤二：密钥处理

在使用AES加密时，密钥需要特殊处理以保证正确加密。具体处理方式需要与其他使用的语言相同。

以Java为例，Java默认将字符串转为UTF-16的字节数组再进行加密。因此，在Node.js中进行加密时，也需要将密钥转为相同的编码形式。代码如下：

// 将密钥转为16进制表示的字符串
const keyStr = '0123456789abcdef0123456789abcdef';
// 将16进制字符串转为Buffer
const key = Buffer.from(keyStr, 'hex');

// 将字符串按照UTF-16解码为UCS-2编码的Buffer
const keyUCS2 = Buffer.from(keyStr, 'utf16le');
// 将UCS-2编码的Buffer转为UTF-8编码的Buffer
const keyUTF8 = iconv.encode(iconv.decode(keyUCS2, 'ucs2'), 'utf8');

步骤三：加密数据

进行加密时，需要保证加密数据的编码方式与其他使用的语言相同。一般来说，都采用UTF-8或ASCII编码。

以Java为例，Java默认使用UTF-8编码。因此，Node.js中的加密数据也需要采用UTF-8编码。代码如下：

const plaintext = 'hello world';  // 待加密的明文
const plaintextBuffer = Buffer.from(plaintext, 'utf8');

示例说明

示例一

假设有以下Java代码：

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.util.Base64;

public class Example {

    public static String encrypt(String plaintext, String key) throws Exception {
        byte[] plaintextBytes = plaintext.getBytes("UTF-8");
        byte[] keyBytes = key.getBytes("UTF-8");
        byte[] ivBytes = new byte[16];
        SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(keyBytes, "AES");
        IvParameterSpec ivSpec = new IvParameterSpec(ivBytes);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec, ivSpec);
        byte[] ciphertextBytes = cipher.doFinal(plaintextBytes);
        return Base64.getEncoder().encodeToString(ciphertextBytes);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String plaintext = "hello world";
        String key = "0123456789abcdef0123456789abcdef";
        String ciphertext = encrypt(plaintext, key);
        System.out.println(ciphertext);
    }
}

该代码将使用AES/CBC/PKCS5Padding模式对"hello world"进行加密，并输出加密结果。其中密钥为"0123456789abcdef0123456789abcdef"。

在Node.js中进行加密，可以使用以下代码：

const crypto = require('crypto');
const algorithm = 'aes-128-cbc';
const keyStr = '0123456789abcdef0123456789abcdef';
const iv = Buffer.alloc(16);
const plaintext = 'hello world';

const keyBuffer = Buffer.from(keyStr, 'hex');

// 将密钥从UTF-8转换为UTF-16BE，然后转换为Buffer
const keyUCS2 = Buffer.from(keyStr, 'utf16le');
const keyBufferFromUCS2 = Buffer.from(keyUCS2.toString('hex'), 'hex');

const cipher = crypto.createCipheriv(algorithm, keyBufferFromUCS2, iv);
cipher.update(plaintext, 'utf8');
const ciphertext = cipher.final().toString('base64');

console.log(ciphertext);

该代码与Java代码使用相同的加密模式和填充方式，将密钥从UTF-8转换为UTF-16BE，采用UTF-8编码明文，最终输出相同的加密结果。

示例二

假设有以下Python代码：

import base64
from Crypto.Cipher import AES

def pkcs7_padding(data):
    padding_len = 16 - len(data) % 16
    padding = bytes([padding_len] * padding_len)
    return data + padding

def encrypt(plaintext, key):
    plaintext_bytes = plaintext.encode('utf-8')
    key_bytes = key.encode('utf-8')
    iv = b'\x00' * 16
    cipher = AES.new(key_bytes, AES.MODE_CBC, iv)
    plaintext_padded = pkcs7_padding(plaintext_bytes)
    ciphertext_bytes = cipher.encrypt(plaintext_padded)
    return base64.b64encode(ciphertext_bytes).decode('utf-8')

def main():
    plaintext = 'hello world'
    key = '0123456789abcdef0123456789abcdef'
    ciphertext = encrypt(plaintext, key)
    print(ciphertext)

if __name__ == '__main__':
    main()

该代码使用Python的Crypto库，使用AES/CBC/PKCS7Padding模式对"hello world"进行加密，并输出加密结果。其中密钥为"0123456789abcdef0123456789abcdef"。

在Node.js中进行加密，可以使用以下代码：

const crypto = require('crypto');
const algorithm = 'aes-128-cbc';
const keyStr = '0123456789abcdef0123456789abcdef';
const iv = Buffer.alloc(16);
const plaintext = 'hello world';

const keyBuffer = Buffer.from(keyStr, 'hex');

// 将密钥从UTF-8转换为UTF-16BE，然后转换为Buffer
const keyUCS2 = Buffer.from(keyStr, 'utf16le');
const keyBufferFromUCS2 = Buffer.from(keyUCS2.toString('hex'), 'hex');

const cipher = crypto.createCipheriv(algorithm, keyBufferFromUCS2, iv);
cipher.setAutoPadding(false);
const plaintextBuffer = Buffer.from(plaintext, 'utf8');
const padding = 16 - plaintextBuffer.length % 16;
const paddingBuffer = Buffer.alloc(padding, padding);
const plaintextPadded = Buffer.concat([plaintextBuffer, paddingBuffer]);
const ciphertextBuffer = Buffer.concat([cipher.update(plaintextPadded), cipher.final()]);
const ciphertext = ciphertextBuffer.toString('base64');

console.log(ciphertext);

该代码与Python代码使用相同的加密模式和填充方式，将密钥从UTF-8转换为UTF-16BE，采用UTF-8编码明文，最终输出相同的加密结果。

总结

在使用Node.js进行AES加密时，需要注意以下几个方面以保证与其他语言的一致性：

• 选择正确的加密模式和填充方式。
• 对密钥进行特殊处理以保证一致性。
• 使用相同的编码方式处理明文和密文。