谈谈微信公众号开发中的信息加密（上）

今天来谈谈加密那些事儿。

先说微信。

微信公众平台的服务器配置中，有三种消息加解密方式：明文模式、兼容模式和加密模式。明文模式顾名思义，自不必说，且说兼容模式和加密模式：前者明文密文在一条消息里共存，消息长度可达到通常消息三倍，然而却一点保密作用也没有起到，果如文档所说，纯就是为了调试，除此之外的场合，只是掩耳盗铃，还不如明文来得有效率。加密模式，实际上是利用 AES 和 SHA 对微信消息服务器和你的服务器之间传递的 XML 进行认证加密，同时保证了消息的保密性和完整性。

加密模式的具体实现细节是这样的：微信服务器发送过来的 XML 里携带了密文（Encrypt字段）、时间戳（TimeStamp）、消息签名（MsgSignature）和nonce（Nonce），而诸如 token、appid 和 EncodingAESKey 之类的信息是双方之前就约定好的。

1. 接收到微信服务器转发过来的消息之后，首先要对消息完整性进行校验：把 token、TimeStamp、Nonce 和 Encrypt 等字段按字典序排序并拼接成一个字符串，然后算出该字符串的 SHA1 值，与 MsgSignature 字段进行比较，一致的话，就是认证成功，反之失败。
2. 认证成功之后，进入解密流程：利用 AES 解密，需要传递三个参数：秘钥、加密模式和 IV （inital vector，应该翻译成“起始向量”吧）。秘钥是事先约定的 EncodingAESKey + '='并用 base64 解码后的值，加密模式微信使用的是 CBC，IV 固定是秘钥的前16字节。按说，IV 不应该多次重复使用，不过腾讯这里用了 PKCS7 算法对明文进行了位填充，或许可以避免 IV 重复使用带来的安全隐患也未可知，我对密码学了解不算深入，不能细究。调用 AES 算法解密之后，还要用 base64 对明文进行解码，去掉填充字符串，从 XML 中恢复出 appid 并和约定的值进行比较，如果成功，这才算解密完成，可以进行下一步操作了。

如果要向微信服务器回复消息，就需要对消息进行加密。加密过程完全是解密过程的逆操作：先用 PKCS7 算法进行位填充，再用 AES 算法 CBC 模式对明文进行加密，然后用 base64 对密文进行编码；再然后，用前述的 SHA1 算法计算消息签名 MsgSignature，其中，时间戳取当前时间，nonce 可随机生成；最后，把 Encrypt、MsgSignature、TimeStamp、Nonce 等字段填充进 XML ，发送给微信服务器。

微信的开发者文档提供了多种语言的参考代码，修修改改就能用在自己的项目上。不想自己实现也没关系，如果你用 Python，wechat-python-sdk 这款开发包自带了消息加解密的实现，安装使用即可。不管你用何种方法实现，都千万不要自己实现 AES 和 SHA 算法，必须调用经过广泛验证过的第三方库（Python 的话，就是 PyCrypto），否则你自己的实现100%会存在安全隐患。