java与C#、.NET AES加密、解密解决方案

1.情景展示

　　Java提供的密钥，C#无法解密。

2.原因分析

　　在Java中，AES的实际密钥需要用到KeyGenerator 和 SecureRandom，但是C#和.NET 里面没有这2个类，

　　所以，无法使用安全随机数生成KEY，进而导致解密失败。

　　Java对密钥做的进一步处理：

　　参数说明：

　　加密模式：ECB（默认值）、CBC
　　填充模式：PKCS5Padding（java只有这一种，其它语言使用PKCS7Padding即可，5和7没有区别）
　　数据块：128位（java只有这一种）

3.解决方案

　　超级简单的方法见最后（20190921）

　　方案一：推荐使用

　　思路：

　　将由Java生成的AES所需要的实际密钥，提供给C#，然后C#用这个实际的key去解密。　　

　　由于C#中byte范围是[0,255]，而Java中的byte范围是[-128,127]，所以，我们需要对生成的二进制密钥进行处理。

　　因此，Java作为密钥的提供方，需要将二进制转成１６进制，Ｃ＃将接收到的１６进制密钥转换成二进制即可。

　　流程图：

　　java　AES 加密

import java.security.SecureRandom;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import org.apache.log4j.Logger;
 
/**
 * AES加密算法工具类
 * @explain 可逆算法：加密、解密
 * AES/ECB/PKCS5Padding
 * @author Marydon
 * @creationTime 2018年7月7日下午2:17:43
 * @version 3.0
 * @since 2.0
 * @email marydon20170307@163.com
 */
public class AESUtils {
 
    private static Logger log = Logger.getLogger(AESUtils.class);
    // 定义字符集
    private static final String ENCODING = "UTF-8";
 
    /**
     * 根据提供的密钥生成AES专用密钥
     * @explain
     * @param password
     *            可以是中文、英文、16进制字符串
     * @return AES密钥
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] generateKey(String password) throws Exception {
        byte[] keyByteArray = null;
        // 创建AES的Key生产者
        KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
        // 利用用户密码作为随机数初始化
        // 指定强随机数的生成方式
        // 兼容linux
        SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
        random.setSeed(password.getBytes(ENCODING));
        kgen.init(128, random);// 只能是128位
 
        // 根据用户密码，生成一个密钥
        SecretKey secretKey = kgen.generateKey();
        // 返回基本编码格式的密钥，如果此密钥不支持编码，则返回null。
        keyByteArray = secretKey.getEncoded();
        return keyByteArray;
    }
 
	/**
	 * AES加密字符串
	 * @param content
	 *            需要被加密的字符串
	 * @param password
	 *            加密需要的密码
	 * @return 16进制的密文（密文的长度随着待加密字符串的长度变化而变化，至少32位）
	 */
	public static String encrypt(String content, String password) {
	    String cipherHexString = "";// 返回字符串
	    try {
	        // 转换为AES专用密钥
	    	byte[] keyBytes = generateKey(password);
 
	    	SecretKeySpec sks = new SecretKeySpec(keyBytes, "AES");
	    	// 将待加密字符串转二进制
	        byte[] clearTextBytes = content.getBytes(ENCODING);
	        // 创建密码器，默认参数：AES/EBC/PKCS5Padding
	        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
	        // 初始化为加密模式的密码器
	        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, sks);
	        // 加密结果
	        byte[] cipherTextBytes = cipher.doFinal(clearTextBytes);
	        // byte[]-->hexString
	        cipherHexString = ByteUtils.toHex(cipherTextBytes);
	    } catch (Exception e) {
	        e.printStackTrace();
	        log.error("AES加密失败：" + e.getMessage());
	    }
	    log.info("AES加密结果：" + cipherHexString);
	    return cipherHexString;
	}
}

　　先调用generateKey()方法，然后将二进制转换成１６进制（如果byte[]转16进制不会，见文末链接）。

　　C#　AES 解密

/// <summary>
///  AES 解密
/// </summary>
/// <param name="toDecrypt">密文（待解密）</param>
/// <param name="hexKey">密钥（16进制）</param>
/// <returns></returns>
public static string AesDecrypt(string toDecrypt, string hexKey)
{
    if (string.IsNullOrEmpty(toDecrypt)) return null;
    //将16进制的密文转为字节数组
    var toDecryptArray = new byte[toDecrypt.Length / 2];
    for (var x = 0; x < toDecryptArray.Length; x++)
    {
        var i = Convert.ToInt32(toDecrypt.Substring(x * 2, 2), 16);
        toDecryptArray[x] = (byte)i;
    }
 
    //将16进制的秘钥转成字节数组
    var keyArray = new byte[hexKey.Length / 2];
    for (var x = 0; x < keyArray.Length; x++)
    {
        var i = Convert.ToInt32(hexKey.Substring(x * 2, 2), 16);
        keyArray[x] = (byte)i;
    }
 
    RijndaelManaged rm = new RijndaelManaged
    {
        Key = keyArray,
        Mode = CipherMode.ECB,//必须设置为ECB
        Padding = PaddingMode.PKCS7//必须设置为PKCS7
    };
 
    ICryptoTransform cTransform = rm.CreateDecryptor();
    Byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(toDecryptArray, 0, toDecryptArray.Length);
 
    return Encoding.UTF8.GetString(resultArray);
}

　　测试

public static void main(String[] args) throws Exception {
    String text = "Marydon";
    String password = "521";
    System.out.println(ByteUtils.toHex(generateKey(password)));// FB511ED54B1B3D71093309D4F6DEBD61
    // 加密
    String encrypt = encrypt(text, password);// 7468F296C547B321AE1086741BAC13C4
}

　　方案二：密钥使用１６位的，自行百度。

　　方案三：改变填充模式

　　Java默认的填充模式为PKCS5Padding，可以将Java和C＃统一采用NoPadding，需要自己定义这种填充模式。

　　方案四：使用dll动态库实现。

2019/05/08

.NET的解决方案与C#一样。

/// <summary>
/// 将16进制字符串转二进制
/// </summary>
/// <param name="hexString">需要进行解码的字符串</param>
/// <returns></returns>
public static byte[] HexStrToByte(string hexString)
{
    hexString = hexString.Replace(" ", "");
    if ((hexString.Length % 2) != 0)
        hexString += " ";
    byte[] returnBytes = new byte[hexString.Length / 2];
    for (int i = 0; i < returnBytes.Length; i++)
        returnBytes[i] = Convert.ToByte(hexString.Substring(i * 2, 2), 16);
    return returnBytes;
}
 
/// <summary>
///  AES 解密
/// </summary>
/// <param name="str">密文（待解密）</param>
/// <param name="key">密钥</param>
/// <returns></returns>
public static string AesDecrypt(string str, string key)
{
    if (string.IsNullOrEmpty(str)) return null;
    //将16进制密文转为字节数组
    var toEncryptArray = new byte[str.Length / 2];
    for (var x = 0; x < toEncryptArray.Length; x++)
    {
        var i = Convert.ToInt32(str.Substring(x * 2, 2), 16);
        toEncryptArray[x] = (byte)i;
    }
 
    //将16进制秘钥转成字节数组
    var inputByteArray = HexStrToByte(key);
 
    RijndaelManaged rm = new RijndaelManaged
    {
        Key = inputByteArray,
        Mode = CipherMode.ECB,//必须设置为ECB
        Padding = PaddingMode.PKCS7//必须设置为PKCS7
    };
 
    ICryptoTransform cTransform = rm.CreateDecryptor();
    Byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(toEncryptArray, 0, toEncryptArray.Length);
 
    return Encoding.UTF8.GetString(resultArray);
}

2019/08/28

C# AES加密

/// <summary>
///  AES 加密
/// </summary>
/// <param name="toEncrypt">明文（待加密）</param>
/// <param name="hexKey">密钥（确保java提供给你的是16进制密钥，不是十进制！）</param>
/// <returns>AES加密结果</returns>
public static string AesEncrypt(string toEncrypt, string hexKey)
{
    //将16进制秘钥转成字节数组
    var keyArray = new byte[hexKey.Length / 2];
    for (var x = 0; x < keyArray.Length; x++)
    {
        var i = Convert.ToInt32(hexKey.Substring(x * 2, 2), 16);
        keyArray[x] = (byte)i;
    }
 
    byte[] toEncryptArray = Encoding.UTF8.GetBytes(toEncrypt);
    RijndaelManaged rDel = new RijndaelManaged();
    rDel.Key = keyArray;
    rDel.Mode = CipherMode.ECB;
    rDel.Padding = PaddingMode.PKCS7;
 
    ICryptoTransform cTransform = rDel.CreateEncryptor();
    byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(toEncryptArray, 0, toEncryptArray.Length);
 
    return ByteArrayToHexString(resultArray);
}
 
/// <summary>
/// 将一个byte数组转换成一个格式化的16进制字符串
/// </summary>
/// <param name="data">byte数组</param>
/// <returns>格式化的16进制字符串</returns>
public static string ByteArrayToHexString(byte[] data)
{
    StringBuilder sb = new StringBuilder(data.Length * 3);
    foreach (byte b in data)
    {
        sb.Append(Convert.ToString(b, 16).PadLeft(2, '0'));
    }
    return sb.ToString().ToUpper();
}

解决方案五：20190921 最省心

　　在实际对接过程中，每次都要和对方解释半天才能搞定，真是浪费时间，我们不妨这样想一想：

　　由于密码生成器是java所独有的，其它语言都不支持（IOS，ANDROID，C#，.NET等），既然java这么特立独行，我们是不是可以不使用这个密码生成器呢？

　　经实践发现，只要不用java特有的密钥生成器对初始密钥做进一步处理，不论是哪一种语言，其加密结果都是一致的。

/**
 * AES加密字符串（兼容任何语言）
 * @explain 没有使用java独有的密码生成器
 * @param content
 *            需要被加密的字符串
 * @param password
 *            加密需要的密码
 * @return 16进制的密文（密文的长度随着待加密字符串的长度变化而变化，至少32位）
 */
public static String encrypt(String content, String password) {
    String cipherHexString = "";// 返回字符串
    try {
        // 转换为AES专用密钥（这一步直接废弃）
        // byte[] keyBytes = generateKey(password);
 
        // 直接当做密钥使用（除java以外的语言，其它语言都是直接把它当做密钥）
        byte[] keyBytes = password.getBytes(ENCODING);
        SecretKeySpec sks = new SecretKeySpec(keyBytes, "AES");
        // 将待加密字符串转byte[]
        byte[] clearTextBytes = content.getBytes(ENCODING);
        // 创建密码器
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
        // 初始化为加密模式的密码器
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, sks);
        // 加密结果
        byte[] cipherTextBytes = cipher.doFinal(clearTextBytes);
        // byte[]-->hexString
        cipherHexString = ByteUtils.toHex(cipherTextBytes);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
        log.error("AES加密失败：" + e.getMessage());
    }
    log.info("AES加密结果：" + cipherHexString);
    return cipherHexString;
}

2019/10/14

php加密，解密

/**
 * 加密
 *
 * @param $str
 * @return string
 */
function encrypt($str){
    $secret = $this->getSecret();
    $data = openssl_encrypt($str, 'aes-128-ecb', $secret, OPENSSL_PKCS1_PADDING);
    $data = bin2hex($data)
    return $data;
}
 
/**
 * 解密
 *
 * @param $str
 */
function decrypt($str){
    $data = hex2bin($str);
    $secret = $this->getSecret();
    $data = openssl_decrypt($data, 'aes-128-ecb', $secret, OPENSSL_PKCS1_PADDING);
    return $data;
}
 
/**
 * 密钥处理
 */
function getSecret(){
    // 16进制密钥
    $hex = 'F07D896FD9098039D0F666525FD9EDE2';
    // 转二进制
    $hex = pack('H*', $hex);
    return $hex;
}

2019/12/27

oracle加密

CREATE OR REPLACE FUNCTION FUN_ENCRYPT_AES(V_STR VARCHAR2,
                                           V_KEY VARCHAR2)
  RETURN VARCHAR2 AS
  V_KEY_RAW    RAW(32);
  V_STR_RAW    RAW(2000);
  V_RETURN_STR VARCHAR2(2000);
  V_TYPE       PLS_INTEGER;
BEGIN
  /*************************************************
  加密函数　FUN_ENCRYPT_AES
  入参：
  V_STR 待加密字符串
  V_KEY 密钥
  返回值：
  V_RETURN_STR　返回密文字符串，约定返回为 16进制密文字符串
 
  加密方式 128/ebc/pkcs5
  密钥位数：AES128 DBMS_CRYPTO.ENCRYPT_AES128
  连接方式：EBC DBMS_CRYPTO.CHAIN_EBC
  填充方式：PKCS5 DBMS_CRYPTO.PAD_PKCS5
  **************************************************/
  --将字符串varchar2转换成位串raw，并按照utf-8格式进行解析
  V_KEY_RAW := UTL_I18N.STRING_TO_RAW(V_KEY, 'AL32UTF8');
  /*V_KEY_RAW := '40146E5CA7AF57D01959C0FAFB7B7330';*/
  V_STR_RAW := UTL_I18N.STRING_TO_RAW(V_STR, 'AL32UTF8');
  /*注意：需保证当前登录用户有调用包DBMS_CRYPTO的权限*/
  -- 指定：密钥算法、工作模式、填充方式
  V_TYPE       := DBMS_CRYPTO.ENCRYPT_AES128 + DBMS_CRYPTO.CHAIN_ECB +
                  DBMS_CRYPTO.PAD_PKCS5;
  V_STR_RAW    := DBMS_CRYPTO.ENCRYPT(SRC => V_STR_RAW,
                                      TYP => V_TYPE,
                                      KEY => V_KEY_RAW);
  V_RETURN_STR := RAWTOHEX(V_STR_RAW);
  RETURN V_RETURN_STR;
 
END;

　　注意：这里的Key也是需要Java提前转换成16进制的密钥。

2020/01/02

powerbuilder（PB）

//AES/ECB/PKCS5Padding 加密 以 Hex 编码返回
blob lbb_iv
ls_param_encrypt = _codec.HexEncode(_crypto.SymEncrypt(1, _codec.ToUTF8(ls_param_set),  _codec.HexDecode(is_aes_key), _crypto.CIPHER_MODE_ECB, lbb_iv))

2020/01/08

javascript

前提：引入cryptojs文件

<script type="text/javascript" src="crypt/crypto-js.js"></script>

aes加密、解密

/**
 * aes加密
 * @param clearText 待加密字符串
 * @param hexKey 加密密钥，由java提供（16进制）
 * @explain AES/ECB/PKCS7Padding
 * 偏移量（填充方式）：PKCS7Padding，对应java的PKCS5Padding
 * 加密模式：ECB
 * return 加密结果（16进制）
 */
function encrypt(clearText, hexKey) {
    var key = CryptoJS.enc.Hex.parse(hexKey);
    var encrytedData = CryptoJS.AES.encrypt(clearText, key, {
        mode : CryptoJS.mode.ECB,
        padding : CryptoJS.pad.Pkcs7
    });
    return encrytedData.ciphertext.toString().toUpperCase();
}
 
/**
 * aes解密
 * @param cipherText 待解密字符串（16进制）
 * @param hexKey 解密密钥，由java提供（16进制）
 * return 解密结果（以utf-8进行编码）
 */
function decrypt(cipherText, hexKey) {
    // 1.将16进制转换成数组
    var hexArray = CryptoJS.enc.Hex.parse(cipherText);
    // 2.将数组转换成base64字符串
    var base64Str = CryptoJS.enc.Base64.stringify(hexArray);
    // 3.将密钥转换成数组
    var key = CryptoJS.enc.Hex.parse(hexKey);
    // 4.解密
    var decryptedData = CryptoJS.AES.decrypt(base64Str, key, {
        mode : CryptoJS.mode.ECB,
        padding : CryptoJS.pad.Pkcs7
    });
    // 5.以utf-8进行编码解密结果
    return decryptedData.toString(CryptoJS.enc.Utf8);
}

测试

window.onload = function() {
    var clearText = "张三";
    var hexKey = "E341BACB74574E03051D2BB1FD48BD99";
    var cipherText = encrypt(clearText, hexKey);
    console.log(cipherText);//6E3AC3434E1F8C371EA81DDB124AA5D7
    clearText = decrypt(cipherText,hexKey);
    console.log(clearText);//张三
 
}