MagicCrypt─在Java、Android、PHP、Node.js、Rust實現DES/AES加解密，並且能夠互通的函式庫

在使用網路傳輸資料的過程中，即便使用了SSL(Secure Sockets Layer)或是TLS(Transport Layer Security)，傳輸內容還是有可能會遭到破解(如中間人攻擊, MITM)。當傳輸的資料遭到惡意的第三方竊聽，並且成功取得明文(也就是原始資料)，那下場就很慘了。如果要讓傳輸過程更安全的話，那就自行把要傳遞的資料用自己的方式先加密吧！AES(Advanced Encryption Standard)是一套加密標準，使用對稱式密鑰，許多程式語言內都有支援，實作起來還算容易，速度和強度也不錯。

AES

AES加密元素大致可分為以下幾類：

密鑰

AES使用對稱式密鑰，也就是加密和解密使用的密鑰都是同一個。根據密鑰的長度，可以分為AES-128、AES-192和AES-256。愈長的密鑰計算出來的密文，強度愈高。128位元的密鑰已經足夠應付一般的使用，如果是最高機密的訊息(如國家機密)則需使用192位元以上的密鑰。密鑰的產生可以直接使用雜湊演算法來產生固定位元的資料。例如MD5演算法可以產生出128位元的資料，SHA-256則可以產生出256位元的資料。

初始化向量(IV, Initialization Vector)

為避免在相同密鑰下，使用AES加密相同明文會產生同樣的結果，因此可以使用IV來調整加密結果。IV需工作在CBC、CFB或是OFB分組模式下，長度為128位元。

填充(Padding)

AES在加密明文的時候，需把明文分為好幾個區塊，每個區塊的長度為128位元，不能多也不能少。但是，並不是每個明文都可以剛好被區分出完整的區塊，因此須對明文做「填充」，增加它的長度，使其在分區塊的時候可以剛好被分完。常使用的填充方式為「PKCS7」，就是先算出需要再加多少位元才能被128位元整除，再把這多少的位元值加到明文的最後。舉例來說，假設明文有240位元，那麼它還差16位元才能被128整除，所以需要再加入16位元的資料。而這16位元的值可以切成2個8位元，每個8位元都是「2」這個值(00000010₂)。另外還有「PKCS5」這種填充方式，PKCS5的填充方式如同PKCS7，唯一的差異是PKCS5只能用於填充長度為64位元(8個位元組)的區塊，而PKCS7則可填充長度為1 ~ 255個位元組的區塊。早年填充機制的定義還不明確時，AES是可以使用PKCS5來填充的，因為當時的函式庫(如javax.crypto)對PKCS5實作根本就沒有去限制區塊的長度，所以PKCS5和PKCS7可以畫上等號。

MagicCrypt

取得MagicCrypt

GitHub:

在Java上使用MagicCrypt

final MagicCrypt mc = new MagicCrypt("magickey", 256);
System.out.println(mc.encrypt("https://magiclen.org"));
System.out.println(mc.decrypt("jWEPYLTECqGvWJbdlRGeZIupoLX8N9DYZIUKMRp/OQY="));

MagicCrypt類別可以直接用在JRE或是Android環境上，支援64位元(Data Encryption Standard, DES)、128位元、192位元和256位元的密鑰。只是在JRE運行的話，使用192位元和256位元的密鑰可能會出現問題，會拋出InvalidKeyException例外，並告知密鑰長度不合法。這是因為JRE預設只支援至128位元的密鑰，如果要使其支援更長的密鑰的話，需要到Java官方網站下載對應Java版本的JCE(Java Cryptography Extension)，並將其放置於JRE目錄下的lib/security目錄中。為了將加密後的結果使用字串表示，因此用到了Base64。在Java上使用Base64的方法可以參考這篇文章：

在PHP上使用MagicCrypt

<?php
    $mc = new MagicCrypt('magickey', 256);
    use org\magiclen\magiccrypt\MagicCrypt;

    echo $mc->encrypt('https://magiclen.org'), "\n";
    echo $mc->decrypt('jWEPYLTECqGvWJbdlRGeZIupoLX8N9DYZIUKMRp/OQY=');
?>

PHP用到mcrypt模組來實作AES，因此需要啟用mcrypt模組，可以參考這篇文章來啟用：

在Node.js上使用MagicCrypt

npmjs.com

npm 安裝指令

使用方法

引入magiccrypt後，接著使用new關鍵字來實體化出MagicCrypt的物件，可以從參數傳入要用來加解密的密鑰字串，以及密鑰的長度。

import { MagicCrypt } from "magiccrypt";

const mc = new MagicCrypt("magickey", 256);

console.log(mc.encrypt("http://magiclen.org"));
console.log(mc.decrypt("DS/2U8royDnJDiNY2ps3f6ZoTbpZo8ZtUGYLGEjwLDQ="));

在Rust上使用MagicCrypt

Crates.io

Cargo.toml

使用方法

use magic_crypt::{new_magic_crypt, MagicCryptTrait};

let mc = new_magic_crypt!("magickey", 256);

let base64 = mc.encrypt_str_to_base64("http://magiclen.org");

assert_eq!("DS/2U8royDnJDiNY2ps3f6ZoTbpZo8ZtUGYLGEjwLDQ=", base64);

assert_eq!("http://magiclen.org", mc.decrypt_base64_to_string(&base64).unwrap());

encrypt_reader_to_writer方法和decrypt_reader_to_writer方法的預設緩衝空間大小為4096個位元組。若您想要改變緩衝空間大小，可以使用encrypt_reader_to_writer2方法和decrypt_reader_to_writer2方法並且明確地定義要使用的長度(透過泛型)。

例如，要將緩衝空間大小改為256個位元組的話，程式可以這樣寫：

use std::io::Cursor;

use magic_crypt::{new_magic_crypt, MagicCryptTrait};
use magic_crypt::generic_array::typenum::U256;

let mc = new_magic_crypt!("magickey", 256);

let mut reader = Cursor::new("http://magiclen.org");
let mut writer = Vec::new();

mc.encrypt_reader_to_writer2::<U256>(&mut reader, &mut writer).unwrap();

let base64 = base64::encode(&writer);

assert_eq!("DS/2U8royDnJDiNY2ps3f6ZoTbpZo8ZtUGYLGEjwLDQ=", base64);

assert_eq!("http://magiclen.org", mc.decrypt_base64_to_string(&base64).unwrap());