微信小程序对敏感数据加解密算法

• • 1.背景介绍
  • 2.解决方案①
  • 3.解决方案②
  • 4.实际使用中出现'javax.crypto.BadPaddingException: pad block corrupted'报错

1.背景介绍

微信小程序对敏感数据加解密算法，以获取微信的群ID（opengid）为例
微信端通过转发获取加密数据
微信端通过获取微信群聊场景下的小程序启动信息

获取的相关参数

但官方提供的加密数据加解密算法所支持的语言却不包括Java

接口如果涉及敏感数据（如wx.getUserInfo当中的 openId 和
unionId），接口的明文内容将不包含这些敏感数据。开发者如需要获取敏感数据，需要对接口返回的加密数据(encryptedData)
进行对称解密。 解密算法如下：

对称解密使用的算法为 AES-128-CBC，数据采用PKCS#7填充。 对称解密的目标密文为
Base64_Decode(encryptedData)。 对称解密秘钥 aeskey =
Base64_Decode(session_key), aeskey 是16字节。 对称解密算法初始向量
为Base64_Decode(iv)，其中 iv 由数据接口返回。
微信官方提供了多种编程语言的示例代码（（点击下载）。每种语言类型的接口名字均一致。调用方式可以参照示例。

另外，为了应用能校验数据的有效性，会在敏感数据加上数据水印( watermark )。

2.解决方案①

Entity类

@ApiModel(value = "OpenGIdDTO", description = "获取openGId的解密参数")
public class OpenGIdDTO {
    @ApiModelProperty(value = "需要加密的数据")
    private String encrypt;

    @ApiModelProperty(value = "对称加密秘钥")
    private String sessionKey;

    @ApiModelProperty(value = "对称加密算法初始向量")
    private String iv;

    public String getEncrypt() {
        return encrypt;
    }

    public void setEncrypt(String encrypt) {
        this.encrypt = encrypt;
    }

    public String getSessionKey() {
        return sessionKey;
    }

    public void setSessionKey(String sessionKey) {
        this.sessionKey = sessionKey;
    }

    public String getIv() {
        return iv;
    }

    public void setIv(String iv) {
        this.iv = iv;
    }
}

Controller层

    @ApiOperation(value = "获取openGId")
    @PostMapping(value = "/getOpenGId")
    public JSONObject getOpenId(@RequestBody OpenGIdDTO openGIdDTO) throws Exception {
        String decrypt = WXCore.decrypt(APPID, openGIdDTO.getEncrypt(), openGIdDTO.getSessionKey(), openGIdDTO.getIv());
        JSONObject json = JSON.parseObject(decrypt);
        return json;
    }

工具类

public class WXCore {

    private static final String WATERMARK = "watermark";
    private static final String APPID = "openGId";
    /**
     * 解密数据
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String decrypt(String appId, String encryptedData, String sessionKey, String iv){
        String result = "";
        try {
            AES aes = new AES();
            byte[] resultByte = aes.decrypt(Base64.decodeBase64(encryptedData), Base64.decodeBase64(sessionKey), Base64.decodeBase64(iv));
            if(null != resultByte && resultByte.length > 0){
                result = new String(WxPKCS7Encoder.decode(resultByte));
                JSONObject jsonObject = JSONObject.parseObject(result);
                String decryptAppid = jsonObject.getJSONObject(WATERMARK).getString("appid");
                if(!appId.equals(decryptAppid)){
                    result = "";
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            result = "";
            e.printStackTrace();
        }
        return result;
    }
}

public class AES {

    public static boolean initialized = false;

    /**
     * AES解密
     *
     * @param content
     * 密文
     * @return
     * @throws InvalidAlgorithmParameterException
     * @throws NoSuchProviderException
     */
    public byte[] decrypt(byte[] content, byte[] keyByte, byte[] ivByte) throws InvalidAlgorithmParameterException {
        initialize();
        try {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS7Padding");
            Key sKeySpec = new SecretKeySpec(keyByte, "AES");
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, sKeySpec, generateIV(ivByte));// 初始化
            byte[] result = cipher.doFinal(content);
            return result;
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvalidKeyException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalBlockSizeException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BadPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchProviderException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (Exception e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    public static void initialize() {
        if (initialized)
            return;
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
        initialized = true;
    }

    // 生成iv
    public static AlgorithmParameters generateIV(byte[] iv) throws Exception {
        AlgorithmParameters params = AlgorithmParameters.getInstance("AES");
        params.init(new IvParameterSpec(iv));
        return params;
    }
}

3.解决方案②

Entity类一致

Controller层

    @ApiOperation(value = "解密返参信息")
    @PostMapping(value = "/getMess")
    @UserAnnotation()
    public JSONObject getMess(@RequestBody OpenGIdDTO openGIdDTO) throws Exception {
        String decrypt = WxCryptUtils.decrypt(openGIdDTO.getEncrypt(), openGIdDTO.getIv(), openGIdDTO.getSessionKey());
        JSONObject json = JSON.parseObject(decrypt);
        return json;
    }

工具类

public class WxCryptUtils {

    /**
     * 小程序 数据解密
     *
     * @param encryptData 加密数据
     * @param iv          对称解密算法初始向量
     * @param sessionKey  对称解密秘钥
     * @return 解密数据
     */
    public static String decrypt(String encryptData, String iv, String sessionKey) throws Exception {
        AlgorithmParameters algorithmParameters = AlgorithmParameters.getInstance("AES");
        algorithmParameters.init(new IvParameterSpec(Base64.decodeBase64(iv)));
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/NoPadding");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, new SecretKeySpec(Base64.decodeBase64(sessionKey), "AES"), algorithmParameters);
        byte[] decode = PKCS7Encoder.decode(cipher.doFinal(Base64.decodeBase64(encryptData)));
        String decryptStr = new String(decode, StandardCharsets.UTF_8);
        return decryptStr;
    }

    /**
     * 数据加密
     *
     * @param data          需要加密的数据
     * @param iv            对称加密算法初始向量
     * @param sessionKey    对称加密秘钥
     * @return  加密数据
     */
    public static String encrypt(String data, String iv, String sessionKey) throws Exception {
        AlgorithmParameters algorithmParameters = AlgorithmParameters.getInstance("AES");
        algorithmParameters.init(new IvParameterSpec(Base64.decodeBase64(iv)));
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/NoPadding");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, new SecretKeySpec(Base64.decodeBase64(sessionKey), "AES"), algorithmParameters);
        byte[] textBytes = data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
        ByteGroup byteGroup= new ByteGroup();
        byteGroup.addBytes(textBytes);
        byte[] padBytes = PKCS7Encoder.encode(byteGroup.size());
        byteGroup.addBytes(padBytes);
        byte[] encryptBytes = cipher.doFinal(byteGroup.toBytes());
        return Base64.encodeBase64String(encryptBytes);
    }
}

public class PKCS7Encoder {

    static Charset CHARSET = Charset.forName("utf-8");
    static int BLOCK_SIZE = 32;

    /**
     * 获得对明文进行补位填充的字节.
     *
     * @param count 需要进行填充补位操作的明文字节个数
     * @return 补齐用的字节数组
     */
    public static byte[] encode(int count) {
        // 计算需要填充的位数
        int amountToPad = BLOCK_SIZE - (count % BLOCK_SIZE);
        if (amountToPad == 0) {
            amountToPad = BLOCK_SIZE;
        }
        // 获得补位所用的字符
        char padChr = chr(amountToPad);
        String tmp = new String();
        for (int index = 0; index < amountToPad; index++) {
            tmp += padChr;
        }
        return tmp.getBytes(CHARSET);
    }

    /**
     * 删除解密后明文的补位字符
     *
     * @param decrypted 解密后的明文
     * @return 删除补位字符后的明文
     */
    public static byte[] decode(byte[] decrypted) {
        int pad = decrypted[decrypted.length - 1];
        if (pad < 1 || pad > 32) {
            pad = 0;
        }
        return Arrays.copyOfRange(decrypted, 0, decrypted.length - pad);
    }

    /**
     * 将数字转化成ASCII码对应的字符，用于对明文进行补码
     *
     * @param a 需要转化的数字
     * @return 转化得到的字符
     */
    static char chr(int a) {
        byte target = (byte) (a & 0xFF);
        return (char) target;
    }
}

public class ByteGroup {

    ArrayList<Byte> byteContainer = new ArrayList<Byte>();

    public byte[] toBytes() {
        byte[] bytes = new byte[byteContainer.size()];
        for (int i = 0; i < byteContainer.size(); i++) {
            bytes[i] = byteContainer.get(i);
        }
        return bytes;
    }

    public ByteGroup addBytes(byte[] bytes) {
        for (byte b : bytes) {
            byteContainer.add(b);
        }
        return this;
    }

    public int size() {
        return byteContainer.size();
    }
}

4.实际使用中出现’javax.crypto.BadPaddingException: pad block corrupted’报错

出现原因：前端在调用取用户手机号的回调函数中，又调用了一遍login()方法,然后把加密数据传给我们来解密，在回调中不应该调用登陆的方法，这样会导致刷新sessionkey，当我们用之前保存的sessionkey时，可能导致sessionkey过期。用旧的sessionkey解密显sessionkey加密的数据，当然会报错。
解决方案：前端不要调用2次login()方法