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3:AES加密與Base64編碼(加解密、簽名系列)

  • • 發表于 9年前
  • • 作者 Roluce
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  • • 最后編輯時間 9年前
  • • 來自 [技 術]

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0:前情回顧

通過wx.getUserInfo()的success回調得到的加密數據( encryptedData )
對加密數據( encryptedData )解密后可得到openId和unionId。


如何解密,官方文檔是這樣解釋的!

首次看到如上解密說明時,我只知道encryptedData和session_key獲得方式。

session_key在上篇有介紹,如下:
獲得session_key和openId(加解密、簽名系列)

產生的疑問:

1:AES是什么?
2:128是什么?
3:CBC是什么?
4:初始向量iv是做什么用的?
5:數據采用PKCS#7填充什么意思?
6:1,2,3,4條分別說明的算法,密文,密鑰,初始向量iv如何組合使用?
7:Base64_Decode又是什么?


1:AES是什么?

美國國家標準技術研究所在2001年發布了高級加密標準(AES)。
AES是基于數據塊的加密方式,
即,每次處理的數據是一塊(16字節),當數據不是16字節的倍數時填充,
這就是所謂的分組密碼(區別于基于比特位的流密碼),16字節是分組長度。

AES是一個對稱分組密碼算法。

AES的對稱性

由于每一步操作都是可逆的,按照相反的順序進行解密即可恢復明文,解密過程分別為對應的逆操作。

AES的分組

分組:AES把看的見的信息(明文),分成很多相同組,對每組進行加密,然后再合成。


2:128是什么?

AES根據使用的密碼(密鑰)位數,AES最常見的有3種方案,用以適應不同的場景要求,
分別是AES-128、AES-192和AES-256。
微信小程序使用的是AES-128。


3:CBC是什么?

AES是基于數據塊的加密方式,也就是說,每次處理的數據是一塊(16字節),
當數據不是16字節的倍數時填充,這就是所謂的分組密碼(區別于基于比特位的流密碼),16字節是分組長度。

即,AES把看的見的信息(明文),分成很多相同組(明文塊),一般為128位(16字節)。
對每組進行單獨加密,然后再把各加密塊拼接成一條密文。

分組加密的幾種方式

ECB:是一種基礎的加密方式,密文被分割成分組長度相等的塊(不足補齊),然后單獨一個個加密,一個個輸出組成密文。

CBC:是一種循環模式,前一個分組的密文和當前分組的明文異或操作后再加密,這樣做的目的是增強破解難度。

CFB/OFB實際上是一種反饋模式,目的也是增強破解的難度。


ECB模式(基礎加密)

處理方式:
密文快[0..n] = 加密算法(明文塊[0…n],密鑰)

特點:
1:相同的輸入產生相同的輸出。
2:不能隱藏明文的模式,可能對明文進行主動攻擊;

AES默認的,最簡單,但安全性不夠,所以微信用了改良版CBC。


CBC模式(小程序采用)

處理方式:
密文快[0] = 加密算法(初始向量IV,明文塊0,密鑰)

其他密文塊[1…n]=加密算法(之前的密文塊,明文快,密鑰)


這個模式是鏈式的,后一塊需要前一塊做基礎,第一塊需要一個需要初始化向量IV做基礎。
相同的輸入產生不同的輸出。
能看到的數據是“明文+IV”或“明文+前一個密文”的亂碼,所以能隱藏明文。

總結:
安全性比第一種好,所以微信小程序用AES-CBC模式,所以需要IV向量
密文 =AES(明文、密鑰、初始向量參數)
明文=AES(密文、密鑰、初始向量參數)


4:PKCS#7填充是什么

因為AES的算法是把明文分組再處理的,他要求每個分組(16字節)是“滿”的,即明文長度必須被16字節整除。
所以明文最后不足的16字節的要先進行數據填充,把不足16字節的最后一組補成16字節。

所以可知:明文先填充,再AES加密。

例如:明文171字節,最后一節為11個字節,需要填充5個字節(16-11)



上邊是填充的原理,具體來說,填充方式有很多,PKCS#7是其中一種。

PKCS #7 字符串由一個字節序列組成,每個字節填充該字節序列的長度。


下面的示例演示這些模式的工作原理。

假定塊長度為 8,數據長度為 9,
則填充用八位字節數等于 7,數據等于 FF FF FF FF FF FF FF FF FF:
數據: FF FF FF FF FF FF FF FF FF
PKCS7 填充: FF FF FF FF FF FF FF FF FF 07 07 07 07 07 07 07


5:Base64_Decode

Base64是網絡上最常見的用于字節代碼的編碼方式之一(一個字母就是一字節byte)
采用Base64編碼具有不可讀性,即所編碼的數據不會被人用肉眼所直接看到。
Base64編碼非常適合HTTP環境下傳遞較長的標識信息(傳輸8Bit字節代碼)

其他應用程序中,也常常需要把二進制數據編碼為適合放在URL中的形式


其實迅雷的“專用地址”也是用Base64”加密”的,其過程如下:
1、在http://地址的前后分別添加AA和ZZ
2、對新的字符串進行Base64編碼
把迅雷地址還原為http地址,只需要用Base64解碼,然后去掉頭尾的AA和ZZ即可。

迅雷地址Base編碼案例,詳見此文:
http://m.guanlustone.com/topic/711

微信服務器的操作是:

Base64_Encode(目標密文)=encryptedData(wx.getUserInfo得到的)

Base64_Encode(AES密鑰)=session_key

Base64_Encode(初始向量)=iv

所以:

目標密文和密鑰aeskey要用Base64解密:

即目標密文=Base64_Decode(encryptedData)

即密鑰aeskey=Base64_Decode(session_key)

即初始向量=Base64_Decode(iv)

注意:通過如下官方提供的代碼demo可知,iv也進行了Base64的解碼。
文檔上并未說明


6:理解官方文檔

通過上邊的分析,我們知道:
微信小程序用的AES加密算法、AES-128的方案、CBC的分組加密模式(此模式需要IV初始化向量)
AES加密敏感數據之前,先用PKCS#7填充“用戶敏感數據”最后不足16字節的部分。
AES對密文解密后,需用PKCS#7出去填充才能得到真正“用戶敏感數據”

知道:
openId,union等敏感數據=AES-128-CBC(密文,密鑰,初始向量iv)

第1條:描述的是加密算法和數據填充方式
第2條:描述的是如何得到密文(目標密文=Base64_Decode(encryptedData))
第3條:描述的是如何得到密鑰(密鑰aeskey=Base64_Decode(session_key))
第4條:描述的是如何得到初始向量iv

上述涉及的數據:
encryptedData(來自第2條)
通過wx.getUserInfo()的success回調得到的

iv(來自第4條)
通過wx.getUserInfo()的success回調得到的

session_key (來自第3條)
1:通過wx.login()的success回調得到的js_code
2:通過js_code、appid、secret得到session_key

詳情查看如下文章
獲得session_key和openId(加解密、簽名系列)


7:加密解密的全過程

微信服務器:加密

1:對敏感用戶信息“目標明文”用psck#7號填充得到“填充文”
2:AES-128-CBC(填充文,密鑰,初始向量)=>目標密文
3:Base64_Encode(目標密文)=>encryptedData
4:Base64_Encode(初始向量)=>iv
5:Base64_Encode(密鑰)=session_key

后臺服務器:解密

1:通過wx.getUserInfo()獲得密文crypteddata,iv
2:通過wx.login()得到的js_code和http接口得到session_key(詳情請看)
3:Base64_Decode(encryptedData)=>目標密文
4:Base64_Decode(session_key)=>即密鑰aeskey
5:Base64_Decode(iv)=>初始向量
6:AES-128-CBC(目標密文,密鑰,初始向量)=>填充文
7:用psck#7對填充文去除填充得到敏感的用戶信息“目標明文”

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