openssl AES 加密/解密

以 aes-cbc-128, PKCS7 填充方式为例。
以下为使用两种不同api的实现相同加解密的代码：

int AesDecrypt(const std::string& sessionkey, const std::string& encrypted_data, const std::string& iv, std::string &plaintext)
{
    // set decrypt key
    AES_KEY aes_key;
    //设置秘钥位数，只能为 128，192,256; 若key_bits为256，也可以设置key_bits为128,此时秘钥只使用了前 （128/8 = 16）位
    const int key_bits = 8 * sessionkey.size();
    ret = AES_set_decrypt_key((const unsigned char*)sessionkey.c_str(), key_bits, &aes_key);
    if (ret != 0)
    {
        ERROR("AES_set_decrypt_key failed, ret: %d, key: %s, key_bits: %d", ret, sessionkey.c_str(), key_bits);
        return -2;
    }
    // decrypt
    plaintext.resize(encrypted_data.size() + AES_BLOCK_SIZE);// assign decrypt block
    AES_cbc_encrypt((const unsigned char*)encrypted_data.c_str(), (unsigned char*)plaintext.c_str(), encrypted_data.size(), &aes_key, (unsigned char*)iv.c_str(), AES_DECRYPT);// 加密:AES_ENCRYPT,解密：AES_DECRYPT

    return 0;
}

/***
* @brief aes-128-cbc加解密 pkcs#7填充; 
* do_encrypt = 1 加密; do_encrypt = 0 解密
*/
int AesDecrypt(const string &iv, const string &key, const string& cipherText, string& plainText, int do_encrypt)
{
    /* Allow enough space in output buffer for additional block */
     unsigned char outbuf[1024 + EVP_MAX_BLOCK_LENGTH] = {0};
     int outlen;
     EVP_CIPHER_CTX *ctx;

     /* Don't set key or IV right away; we want to check lengths */
     ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
     EVP_CipherInit_ex(ctx, EVP_aes_128_cbc(), NULL, NULL, NULL,
                       do_encrypt);
     OPENSSL_assert(EVP_CIPHER_CTX_key_length(ctx) == 16);
     OPENSSL_assert(EVP_CIPHER_CTX_iv_length(ctx) == 16);

     /* Now we can set key and IV */
    EVP_CipherInit_ex(ctx, NULL, NULL, reinterpret_cast<unsigned const char*>(key.c_str()), reinterpret_cast<unsigned const char*>(iv.c_str()), do_encrypt);



    EVP_CipherUpdate(ctx, outbuf, &outlen, reinterpret_cast<unsigned const char*>(cipherText.c_str()), cipherText.length());
     
     // Update cipher_text with the final remaining bytes.
    int lastBlockLen = 0;
    EVP_CipherFinal_ex(ctx, reinterpret_cast<unsigned char*>(&outbuf[outlen]), &lastBlockLen);
    
    if ((outlen + lastBlockLen) == 0)
    {
        EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
		cout << "EVP_CipherUpdate and EVP_CipherFinal_ex failed, cipherText(" + cipherText + ")." << endl;
        return -1;
    }

    plainText.assign(reinterpret_cast<char*>(outbuf));
    EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
    return 0;
}

第一个代码段是专门针对 AES-CBC的，AES_set_decrypt_key和AES_cbc_encrypt是对通用加解密函数的封装而已，相应的更多封装api可以参考 OpenSSL中AES加密的用法

第二个代码段是更为通用的加解密函数，通过 EVP_CipherInit_ex 进行相应的特殊配置

AES介绍

aes加解密算法是一种将明文块分为一个个 128bit 块进行加密的算法， 所以对于无法恰好整分128bit的明文数据，就需要填充，填充方式的不同也是造成各种加密数据无法成功解密的原因之一。

aes的各种不同区分：
1、秘钥长度
aes算法分为 128,192,256 三种秘钥长度的加密方式 ，也就是常见的 aes-128 , aes-192 , aes-256。

2、加密模式
ECB模式
按照块密码的块大小被分为数个块，并对每个块进行独立加密。
　　优点:
　　1.简单；
　　2.有利于并行计算；
　　3.误差不会被传送；
　　缺点:
　　1.不能隐藏明文的模式；
　　2.可能对明文进行主动攻击；
　　
CBC模式：
每个平文块先与前一个密文块进行异或后，再进行加密。在这种方法中，每个密文块都依赖于它前面的所有平文块。
同时，为了保证每条消息的唯一性，在第一个块中需要使用初始化向量。
　　优点：
　　1.不容易主动攻击,安全性好于ECB,适合传输长度长的报文,是SSL、IPSec的标准。
　　缺点：
　　1.不利于并行计算；
　　2.误差传递；
　　3.需要初始化向量IV

CFB模式：
模式类似于CBC，可以将块密码变为自同步的流密码。
　　优点：
　　1.隐藏了明文模式;
　　2.分组密码转化为流模式;
　　3.可以及时加密传送小于分组的数据;
　　缺点:
　　1.不利于并行计算;
　　2.误差传送：一个明文单元损坏影响多个单元;
　　3.唯一的IV;

OFB模式：
可以将块密码变成同步的流密码。它产生密钥流的块，然后将其与平文块进行异或，得到密文。
　　优点:
　　1.隐藏了明文模式;
　　2.分组密码转化为流模式;
　　3.可以及时加密传送小于分组的数据;
　　缺点:
　　1.不利于并行计算;
　　2.对明文的主动攻击是可能的;
　　3.误差传送：一个明文单元损坏影响多个单元;

PCBC模式
略
CTR模式
略

关于cbc模式的一张图：

3、填充方式
None //不填充。
PKCS7 //填充字符串由一个字节序列组成，每个字节填充该字节序列的长度。
Zeros //填充字符串由设置为零的字节组成。
ANSIX923 //ANSIX923 填充字符串由一个字节序列组成，此字节序列的最后一个字节填充字节序列的长度，其余字节均填充数字零。
ISO10126 //ISO10126 填充字符串由一个字节序列组成，此字节序列的最后一个字节填充字节序列的长度，其余字节填充随机数据。

在调用EVP_EncryptFinal_ex函数时，padding是默认启用的。
是否使用填充，可以通过EVP_CIPHER_CTX_set_padding函数设置，第二个参数为0则禁用padding，为1则启用padding。
默认的填充方式为： PKCS#7。
PKCS#7填充时将明文长度扩充为16的整数倍，每一个填充的字节值为填充的长度。

假设块长度为128bit，也就是16个字节。
那么当需要padding的字符串长度为11时（假设字符源串16进制为 : DD DD DD DD DD DD DD DD | DD DD DD DD ），则padding结果为：

| DD DD DD DD DD DD DD DD | DD DD DD DD 04 04 04 04 |

参考：
1、 solohac —— openssl AES加密以及padding
2、 游蓝海 —— OpenSSL中AES加密的用法