【FlutterUtilCode】Flutter工具篇之EncryptUtils

前言

FlutterUtilCode 是一个 Flutter 工具类集合插件，封装了常用的工具类和函数，方便开发者调用。

本篇是 Flutter工具篇之EncryptUtils，系列文章内容主要介绍插件中工具类的功能、用法和代码实现等，感兴趣的同学可以持续关注。

FlutterUtilCode 系列（七）—— Flutter工具篇之EncryptUtils

FlutterUtilCode 系列（六）—— Flutter工具篇之AppUtils

FlutterUtilCode 系列（五）—— Flutter工具篇之PathUtils

FlutterUtilCode 系列（四）—— Flutter工具篇之DeviceUtils

FlutterUtilCode 系列（三）—— Flutter工具篇之UuidUtils

FlutterUtilCode 系列（二）—— Flutter工具篇之ToastUtils

FlutterUtilCode 系列（一）—— Flutter工具篇之LogUtils、SharedPerfsUtils

加密工具类-EncryptUtils

数据加密在 App 开发中广泛应用，其不仅可以有效保护用户隐私和数据安全，还可以提高应用程序的安全性和可靠性。以下是数据加密在 App 中的常用场景：

1. 用户密码加密：将用户密码进行哈希或者加密，以保证用户的登录信息安全。
2. 网络传输加密：使用SSL/TLS等协议对应用程序与服务器之间的通信进行加密，以防止网络窃听和恶意攻击。
3. 本地存储加密：对应用程序中涉及用户隐私的本地存储数据进行加密，例如支付信息、地理位置等。
4. 应用程序代码保护：使用剧烈数据加密对应用程序代码和资源文件进行保护，以避免反编译和篡改操作。
5. 加密算法选择：在应用程序中选择适合的加密算法，如AES加密、RSA加密、HMAC消息认证等。
6. 数字签名验证：使用数字签名来验证应用程序的合法性和完整性，以防止被植入恶意代码或者篡改。

在整个计算机领域，数据加密的算法非常多，但是在 App 中一般只会用到常见的几种。今天我们的加密工具类 EncryptUtils 将会实现以下常用的加密算法：MD5、RC4、AES、RSA、SHA256withRSA、MD5withRSA。

一、代码实现

1.1 MD5

MD5（Message Digest Algorithm 5） 是一种常见的哈希函数，可将任意长度的消息压缩为一个128位的摘要（Digest），通常用于数据完整性校验、数字签名等场景。

对于 MD5 加密，这里用到了 crypto 插件。通过将字符串转换成 Uint8List ，让 crypto 完成 MD5 的转换。代码如下：

  /// MD5加密
  /// [content] 加密内容
  static String md5Encrypt(String content) {
    Uint8List uint8list = const Utf8Encoder().convert(content);
    Digest digest = md5.convert(uint8list);
    return digest.toString();
  }

1.2 RC4

RC4（Rivest Cipher 4） 是一种流密码（Stream Cipher），由Ron Rivest在1987年设计。它基于伪随机数生成器（Pseudo-Random Number Generator，PRNG）产生的密钥流来对明文进行加/解密。

由于目前没有找到有对应的插件，这里我们自己实现 RC4 加密算法。

第一步，生成加密 key。

final Uint8List _s = Uint8List(256);
  int _i = 0;
  int _j = 0;

  void setKey(Uint8List key) {
    for (int i = 0; i < 256; i++) {
      _s[i] = i;
    }

    int j = 0;
    for (int i = 0; i < 256; i++) {
      j = (j + _s[i] + key[i % key.length]) % 256;
      swap(i, j);
    }

    _i = 0;
    _j = 0;
  }

  void swap(int i, int j) {
    int temp = _s[i];
    _s[i] = _s[j];
    _s[j] = temp;
  }

第二步，对内容进行加密，取 data 和 key 的异或运算为结果。

  /// 加密
  /// [data]数据
  Uint8List crypt(Uint8List data) {
    Uint8List result = Uint8List(data.length);

    for (int k = 0; k < data.length; k++) {
      result[k] = data[k] ^ next();
    }

    return result;
  }

  int next() {
    _i = (_i + 1) % 256;
    _j = (_j + _s[_i]) % 256;
    swap(_i, _j);
    return _s[(_s[_i] + _s[_j]) % 256];
  }

第三步，使用定义的 RC4 对象进行加密。

  /// RC4加密
  /// [content] 明文
  static String rc4Encrypt(String content, String keyStr) {
    RC4 rc4 = RC4(keyStr);
    Uint8List data = Uint8List.fromList(content.codeUnits);
    Uint8List crypt = rc4.crypt(data);
    return base64Encode(crypt);
  }

第四步，使用定义的 RC4 对象进行解密。

  /// RC4解密
  /// [content] 密文
  static String rc4Decrypt(String content, String keyStr) {
    RC4 rc4 = RC4(keyStr);
    Uint8List data = base64Decode(content);
    Uint8List crypt = rc4.crypt(data);
    return utf8.decode(crypt);
  }

1.3 AES

AES（Advanced Encryption Standard） 是一种高级加密标准，是目前最常用的对称加密算法之一，被广泛应用于数据保护、网络安全等领域。它支持三个密钥长度：128位、192位和256位，其中128位密钥是最常用的。

这里我们使用 encrypt 插件来实现 AES 加密/解密。

1. AES加密，默认[AESMode.ecb]加密方式

  /// AES加密, 默认[AESMode.ecb]加密方式
  /// [content] 明文
  /// [aesKey] 秘钥
  static aesEncrypt(String content, String keyStr, [AESModeType type = AESModeType.ecb]) {
    final key = Key.fromUtf8(keyStr);
    final iv = IV.fromLength(16);
    AESMode mode = AESMode.values.firstWhere((element) => element.name == type.name, orElse: () => AESMode.ecb);
    final encryptor = Encrypter(AES(key, mode: mode));
    final encrypted = encryptor.encrypt(content, iv: iv);
    return encrypted.base64;
  }

1. AES解密，默认[AESMode.ecb]加密方式

  /// AES解密, 默认[AESMode.ecb]加密方式
  /// [content] 密文
  /// [aesKey] 秘钥
  static aesDecrypt(String content, String keyStr, [AESModeType type = AESModeType.ecb]) {
    final key = Key.fromUtf8(keyStr);
    final iv = IV.fromLength(16);
    AESMode mode = AESMode.values.firstWhere((element) => element.name == type.name, orElse: () => AESMode.ecb);
    final encryptor = Encrypter(AES(key, mode: mode));
    final encrypted = Encrypted.fromBase64(content);
    final decrypted = encryptor.decrypt(encrypted, iv: iv);
    return decrypted;
  }

1.4 RSA

RSA（Rivest-Shamir-Adleman） 是一种非对称加密算法，广泛用于数据加密和数字签名。

这里我们同样使用 encrypt 插件来实现 RSA 加密/解密。

1. RSA加密，密钥格式为[pkcs8]

  /// RSA加密算法加密，秘钥格式为[pkcs8]
  /// [content]明文
  /// [publicKeyStr]公钥
  static String rsaEncrypt(String content, String publicKeyStr) {
    final parser = RSAKeyParser();
    String publicKeyString = _transformPem(publicKeyStr);
    RSAPublicKey publicKey = parser.parse(publicKeyString) as RSAPublicKey;
    final encryptor = Encrypter(RSA(publicKey: publicKey));
    final encrypted = encryptor.encrypt(content);
    return encrypted.base64;
  }

1. RSA解密，密钥格式为[pkcs8]

  /// RSA加密算法解密，秘钥格式为[pkcs8]
  /// [encryptedStr]密文，base64编码
  /// [privateKeyStr]私钥
  static String rsaDecrypt(String encryptedStr, String privateKeyStr) {
    final parser = RSAKeyParser();
    String publicKeyString = _transformPem(privateKeyStr, isPublic: false);
    RSAPrivateKey privateKey = parser.parse(publicKeyString) as RSAPrivateKey;
    final encryptor = Encrypter(RSA(privateKey: privateKey));
    final encrypted = Encrypted.fromBase64(encryptedStr);
    final decrypted = encryptor.decrypt(encrypted);
    return decrypted;
  }

1.5 SHA256withRSA

SHA256withRSA 是一种签名算法，结合了 SHA-256哈希函数 和 RSA非对称加密算法。它用于生成数字签名，并验证数字签名的完整性和真实性。

1. SHA256withRSA签名，密钥格式为[pkcs8]

  /// sha256withRSA签名，秘钥格式为[pkcs8]
  /// [content]明文
  /// [privateKeyStr]私钥
  static String sha256withRSASign(String content, String privateKeyStr) {
    RSAKeyParser parser = RSAKeyParser();
    Signer signer;
    // 初始化私钥
    String privateKeyString = _transformPem(privateKeyStr, isPublic: false);
    RSAPrivateKey privateKey = parser.parse(privateKeyString) as RSAPrivateKey;
    signer = Signer(RSASigner(RSASignDigest.SHA256, privateKey: privateKey));
    var sign = signer.sign(content).base64;
    return sign;
  }

1. SHA256withRSA验签，密钥格式为[pkcs8]

  /// sha256withRSA验签，秘钥格式为[pkcs8]
  /// [content]明文
  /// [signature]签名
  /// [publicKeyStr]公钥
  static bool sha256withRSAVerify(String content, String signature, String publicKeyStr) {
    RSAKeyParser parser = RSAKeyParser();
    Signer signer;
    // 初始化公钥
    String publicKeyString = _transformPem(publicKeyStr);
    RSAPublicKey publicKey = parser.parse(publicKeyString) as RSAPublicKey;
    signer = Signer(RSASigner(RSASignDigest.SHA256, publicKey: publicKey));
    // 验签
    var verify = signer.verify(content, Encrypted.from64(signature));
    return verify;
  }

1.6 MD5withRSA

MD5withRSA 与 SHA256withRSA 类似，也是一种签名算法，不同之处在于其是 MD5哈希函数 和 RSA非对称加密算法 结合。同样用于生成数字签名，并验证数字签名的完整性和真实性。

这里我们使用 fast_rsa 插件来实现 MD5withRSA 签名

1. MD5withRSA签名，密钥格式为[pkcs8]

  /// md5withRSA签名，秘钥格式为[pkcs8]
  /// [content]明文
  /// [privateKeyStr]私钥
  static Future<String> md5withRSASign(String content, String privateKeyStr) async {
    // 初始化私钥
    String privateKeyString = _transformPem(privateKeyStr, isPublic: false);
    String privateKey = await fast_rsa.RSA.convertPrivateKeyToPKCS1(privateKeyString);
    var sign = await fast_rsa.RSA.signPKCS1v15(content, fast_rsa.Hash.MD5, privateKey);
    return sign;
  }

1. MD5withRSA验签，密钥格式为[pkcs8]

 /// md5withRSA验签，秘钥格式为[pkcs8]
  /// [content]明文
  /// [signature]签名
  /// [publicKeyStr]公钥
  static Future<bool> md5withRSAVerify(String content, String signature, String publicKeyStr) async {
    // 初始化公钥
    String publicKeyString = _transformPem(publicKeyStr);
    String publicKey = await fast_rsa.RSA.convertPublicKeyToPKCS1(publicKeyString);
    var verify = await fast_rsa.RSA.verifyPKCS1v15(signature, content, fast_rsa.Hash.MD5, publicKey);
    return verify;
  }

二、使用案例

EncryptUtils 的使用也是非常简单，一行代码调用即可：

// MD5加密
String md5 = EncryptUtils.md5Encrypt(content);
// RC4加密/解密
String encrypt = EncryptUtils.rc4Encrypt(content, rc4Key);
String decrypt = EncryptUtils.rc4Decrypt(encrypt, rc4Key);
// AES加密/解密
String encrypt = EncryptUtils.aesEncrypt(content, aesKey);
String decrypt = EncryptUtils.aesDecrypt(encrypt, aesKey);
// RSA加密/解密
String encrypt = EncryptUtils.rsaEncrypt(content, publicKey);
String decrypt = EncryptUtils.rsaDecrypt(encrypt, privateKey);
// SHA256withRSA 签名/验签
String sign = EncryptUtils.sha256withRSASign(content, privateKey);
bool verify = EncryptUtils.sha256withRSAVerify(content, sign, publicKey);
// MD5withRSA 签名/验签
String sign = await EncryptUtils.md5withRSASign(content, privateKey);
bool verify = await EncryptUtils.md5withRSAVerify(content, sign, publicKey);

运行结果 ：

三、测试用例

测试用例 encrypt_test :

// MD5加密
test('MD5', () {
  String md5 = EncryptUtils.md5Encrypt(content);
  expect(md5, 'fc3ff98e8c6a0d3087d515c0473f8677');
});
// RC4加密/解密
test('RC4', () {
  String encrypt = EncryptUtils.rc4Encrypt(content, rc4Key);
  String decrypt = EncryptUtils.rc4Decrypt(encrypt, rc4Key);
  expect(encrypt, 'YrlMGzqCagCj9+ff');
  expect(decrypt, content);
});
// AES加密/解密
test('AES', () {
  String encrypt = EncryptUtils.aesEncrypt(content, aesKey);
  String decrypt = EncryptUtils.aesDecrypt(encrypt, aesKey);
  expect(encrypt, 'XkxSOtpoErJzTyW5/6sGNA==');
  expect(decrypt, content);
});
// RSA加密/解密
test('RSA', () async {
  String encrypt = EncryptUtils.rsaEncrypt(content, publicKey);
  String decrypt = EncryptUtils.rsaDecrypt(encrypt, privateKey);
  debugPrint('encrypt: $encrypt');
  expect(decrypt, content);
});
// SHA256withRSA 签名/验签
test('SHA256withRSA', () {
  String sign = EncryptUtils.sha256withRSASign(content, privateKey);
  bool verify = EncryptUtils.sha256withRSAVerify(content, sign, publicKey);
  debugPrint('sign: $sign');
  expect(verify, true);
});
// MD5withRSA 签名/验签
// 若出现库无法找到问题，需要将example项目下的build文件拷贝到根目录下
test('MD5withRSA', () async {
  String sign = await EncryptUtils.md5withRSASign(content, privateKey);
  bool verify = await EncryptUtils.md5withRSAVerify(content, sign, publicKey);
  debugPrint('sign: $sign');
  expect(verify, true);
});

运行结果：

结语

好了，今天的工具类整理文章就到这里，目前插件已发布到 Pub 中，欢迎大家体验。

如果觉得这篇文章对你有所帮助的话，不要忘记一键三连哦，大家的点赞是我更新的动力🥰。

Pub: flutter_util_code

项目源码：FlutterUtilCode

使用案例：Example