Harmony应用 ArkTs AES 加密方法之GCM对称加密

今人不见古时月,今月曾经照古人2024-09-24 18:02

加解密介绍

在数据存储或传输场景中，可以使用加解密操作用于保证数据的机密性，防止敏感数据泄露。

使用加解密操作中，典型的场景有：

  1. 使用对称密钥的加解密操作。

  2. 使用非对称密钥的加解密操作。

  3. 使用RSA（PKCS1_OAEP填充模式）时，获取、设置CipherSpecItem参数。

加解密算法规格

使用AES对称密钥（GCM模式）加解密(ArkTS)

对应的算法规格请查看对称密钥加解密算法规格：AES。

加密

  1. 调用cryptoFramework.createSymKeyGenerator、SymKeyGenerator.generateSymKey，生成密钥算法为AES、密钥长度为128位的对称密钥（SymKey）。

    如何生成AES对称密钥，开发者可参考下文示例，并结合对称密钥生成和转换规格：AES和随机生成对称密钥理解，参考文档与当前示例可能存在入参差异，请在阅读时注意区分。

  2. 调用cryptoFramework.createCipher，指定字符串参数'AES128|GCM|PKCS7'，创建对称密钥类型为AES128、分组模式为GCM、填充模式为PKCS7的Cipher实例，用于完成加解密操作。

  3. 调用Cipher.init，设置模式为加密（CryptoMode.ENCRYPT_MODE），指定加密密钥（SymKey）和GCM模式对应的加密参数（GcmParamsSpec），初始化加密Cipher实例。

  4. 调用Cipher.update，更新数据（明文）。

    当前单次update长度没有限制，开发者可以根据数据量判断如何调用update。

    • 当数据量较小时，可以在init完成后直接调用doFinal。
    • 当数据量较大时，可以多次调用update，即分段加解密。

  5. 调用Cipher.doFinal，获取加密后的数据。

    • 由于已使用update传入数据，此处data传入null。
    • doFinal输出结果可能为null，在访问具体数据前，需要先判断结果是否为null，避免产生异常。

  6. 读取GcmParamsSpec.authTag作为解密的认证信息。

    在GCM模式下，需要从加密后的数据中取出末尾16字节，作为解密时初始化的认证信息。示例中authTag恰好为16字节。

解密

  1. 调用Cipher.init，设置模式为解密（CryptoMode.DECRYPT_MODE），指定解密密钥（SymKey）和GCM模式对应的解密参数（GcmParamsSpec），初始化解密Cipher实例。

  2. 调用Cipher.update，更新数据（密文）。

  3. 调用Cipher.doFinal，获取解密后的数据。

  • 异步方法示例：

    TypeScript 复制代码 
    import { cryptoFramework } from '@kit.CryptoArchitectureKit';
import { buffer } from '@kit.ArkTS';

function genGcmParamsSpec() {
  let arr = [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]; // 12 bytes
  let dataIv = new Uint8Array(arr);
  let ivBlob: cryptoFramework.DataBlob = { data: dataIv };
  arr = [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]; // 8 bytes
  let dataAad = new Uint8Array(arr);
  let aadBlob: cryptoFramework.DataBlob = { data: dataAad };
  arr = [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]; // 16 bytes
  let dataTag = new Uint8Array(arr);
  let tagBlob: cryptoFramework.DataBlob = {
    data: dataTag
  }; 
  // GCM的authTag在加密时从doFinal结果中获取，在解密时填入init函数的params参数中
  let gcmParamsSpec: cryptoFramework.GcmParamsSpec = {
    iv: ivBlob,
    aad: aadBlob,
    authTag: tagBlob,
    algName: "GcmParamsSpec"
  };
  return gcmParamsSpec;
}

let gcmParams = genGcmParamsSpec();

// 加密消息
async function encryptMessagePromise(symKey: cryptoFramework.SymKey, plainText: cryptoFramework.DataBlob) {
  let cipher = cryptoFramework.createCipher('AES128|GCM|PKCS7');
  await cipher.init(cryptoFramework.CryptoMode.ENCRYPT_MODE, symKey, gcmParams);
  let encryptUpdate = await cipher.update(plainText);
  // gcm模式加密doFinal时传入空，获得tag数据，并更新至gcmParams对象中。
  gcmParams.authTag = await cipher.doFinal(null);
  return encryptUpdate;
}
// 解密消息
async function decryptMessagePromise(symKey: cryptoFramework.SymKey, cipherText: cryptoFramework.DataBlob) {
  let decoder = cryptoFramework.createCipher('AES128|GCM|PKCS7');
  await decoder.init(cryptoFramework.CryptoMode.DECRYPT_MODE, symKey, gcmParams);
  let decryptUpdate = await decoder.update(cipherText);
  // gcm模式解密doFinal时传入空，验证init时传入的tag数据，如果验证失败会抛出异常。
  let decryptData = await decoder.doFinal(null);
  if (decryptData == null) {
    console.info('GCM decrypt success, decryptData is null');
  }
  return decryptUpdate;
}
async function genSymKeyByData(symKeyData: Uint8Array) {
  let symKeyBlob: cryptoFramework.DataBlob = { data: symKeyData };
  let aesGenerator = cryptoFramework.createSymKeyGenerator('AES128');
  let symKey = await aesGenerator.convertKey(symKeyBlob);
  console.info('convertKey success');
  return symKey;
}
async function main() {
  let keyData = new Uint8Array([83, 217, 231, 76, 28, 113, 23, 219, 250, 71, 209, 210, 205, 97, 32, 159]);
  let symKey = await genSymKeyByData(keyData);
  let message = "This is a test";
  let plainText: cryptoFramework.DataBlob = { data: new Uint8Array(buffer.from(message, 'utf-8').buffer) };
  let encryptText = await encryptMessagePromise(symKey, plainText);
  let decryptText = await decryptMessagePromise(symKey, encryptText);
  if (plainText.data.toString() === decryptText.data.toString()) {
    console.info('decrypt ok');
    console.info('decrypt plainText: ' + buffer.from(decryptText.data).toString('utf-8'));
  } else {
    console.error('decrypt failed');
  }
}

  • 同步方法示例：

    TypeScript 复制代码 
    import { cryptoFramework } from '@kit.CryptoArchitectureKit';
import { buffer } from '@kit.ArkTS';



function genGcmParamsSpec() {
  let arr = [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]; // 12 bytes
  let dataIv = new Uint8Array(arr);
  let ivBlob: cryptoFramework.DataBlob = { data: dataIv };
  arr = [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]; // 8 bytes
  let dataAad = new Uint8Array(arr);
  let aadBlob: cryptoFramework.DataBlob = { data: dataAad };
  arr = [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]; // 16 bytes
  let dataTag = new Uint8Array(arr);
  let tagBlob: cryptoFramework.DataBlob = {
    data: dataTag
  };
  // GCM的authTag在加密时从doFinal结果中获取，在解密时填入init函数的params参数中
  let gcmParamsSpec: cryptoFramework.GcmParamsSpec = {
    iv: ivBlob,
    aad: aadBlob,
    authTag: tagBlob,
    algName: "GcmParamsSpec"
  };
  return gcmParamsSpec;
}

let gcmParams = genGcmParamsSpec();

// 加密消息
function encryptMessage(symKey: cryptoFramework.SymKey, plainText: cryptoFramework.DataBlob) {
  let cipher = cryptoFramework.createCipher('AES128|GCM|PKCS7');
  cipher.initSync(cryptoFramework.CryptoMode.ENCRYPT_MODE, symKey, gcmParams);
  let encryptUpdate = cipher.updateSync(plainText);
  // gcm模式加密doFinal时传入空，获得tag数据，并更新至gcmParams对象中。
  gcmParams.authTag = cipher.doFinalSync(null);
  return encryptUpdate;
}
// 解密消息
function decryptMessage(symKey: cryptoFramework.SymKey, cipherText: cryptoFramework.DataBlob) {
  let decoder = cryptoFramework.createCipher('AES128|GCM|PKCS7');
  decoder.initSync(cryptoFramework.CryptoMode.DECRYPT_MODE, symKey, gcmParams);
  let decryptUpdate = decoder.updateSync(cipherText);
  // gcm模式解密doFinal时传入空，验证init时传入的tag数据，如果验证失败会抛出异常。
  let decryptData = decoder.doFinalSync(null);
  if (decryptData == null) {
    console.info('GCM decrypt success, decryptData is null');
  }
  return decryptUpdate;
}
async function genSymKeyByData(symKeyData: Uint8Array) {
  let symKeyBlob: cryptoFramework.DataBlob = { data: symKeyData };
  let aesGenerator = cryptoFramework.createSymKeyGenerator('AES128');
  let symKey = await aesGenerator.convertKey(symKeyBlob);
  console.info('convertKey success');
  return symKey;
}
async function main() {
  let keyData = new Uint8Array([83, 217, 231, 76, 28, 113, 23, 219, 250, 71, 209, 210, 205, 97, 32, 159]);
  let symKey = await genSymKeyByData(keyData);
  let message = "This is a test";
  let plainText: cryptoFramework.DataBlob = { data: new Uint8Array(buffer.from(message, 'utf-8').buffer) };
  let encryptText = encryptMessage(symKey, plainText);
  let decryptText = decryptMessage(symKey, encryptText);
  if (plainText.data.toString() === decryptText.data.toString()) {
    console.info('decrypt ok');
    console.info('decrypt plainText: ' + buffer.from(decryptText.data).toString('utf-8'));
  } else {
    console.error('decrypt failed');
  }
}

原文档参考：文档中心

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