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一次 Unity ↔ Android 基于 RSA‑OAEP 的互通踩坑记

news 2025/8/15 10:55:30

这篇分享，记录我如何从“Base64 报错/平台不支持/解密失败”一路定位到“填充算法不一致”的根因，并给出两条稳定落地方案。同时整理了调试手册、代码片段和上线前自检清单，方便你复用。

背景

Unity 端用公钥加密一段紧凑 JSON（i/m/e/g），得到 Base64 token。
Android 端持有私钥，解密 token，解析 JSON，校验 iss/mode/exp 等。
目标：让两端在不同运行时/实现下，稳定互通。

现象与主要错误

按出现顺序，踩过这些坑：

Base64 无效
The input is not a valid Base-64 string…
把整段 PEM（含 BEGIN/END）直接喂给 Convert.FromBase64String 导致。
平台不支持导入公钥
PlatformNotSupportedException: ImportSubjectPublicKeyInfo 不被 Unity 当前运行时支持。
填充模式不被支持
CryptographicException: Specified padding mode is not valid for this algorithm.
Unity 的 RSACryptoServiceProvider 不支持 OAEP‑SHA256。
Android 解密 BadPadding/校验失败
两端 OAEP 参数不一致：Unity 用的是 OAEP‑SHA1，而 Android 端在用 OAEPWithSHA‑256（还混合了 MGF1=SHA‑1）。此外，URL/ADB 传参有时会把 Base64 的 + 变成空格，导致密文损坏。
字段名和时间单位差异
Unity 用 i/m/e/g，Android 用 iss/mode/exp；好在做了映射。时间戳单位是毫秒，两端一致。

根因总结

核心：加密填充与参数不一致（OAEP 的消息哈希、MGF1 哈希、label 必须完全一致）。
次要：PEM 清洗、平台 API 支持差异、Base64 在传输中被改形。

两条可落地的对齐方案

方案 A：统一 OAEP‑SHA1（最少改动）

适用：你当前 Unity 端已使用 OAEP‑SHA1，想快速打通。
Android 端解密改成 SHA‑1（MGF1 也为 SHA‑1）：

private fun decrypt(tokenB64: String?): String? {if (tokenB64.isNullOrBlank()) return nullval pri = getPrivateKey() ?: return nullreturn try {val cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/OAEPWithSHA-1AndMGF1Padding")cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, pri) // 默认 MGF1(SHA-1), label=DEFAULTval raw = Base64.decode(tokenB64.trim().replace(" ", "+"), Base64.DEFAULT)val pt = cipher.doFinal(raw)String(pt, Charsets.UTF_8)} catch (e: Exception) {Log.w("AuthRsa", "decrypt fail(SHA1): ${e.message}")null}
}

Unity 保持：

var ct = rsa.Encrypt(plain, RSAEncryptionPadding.OaepSHA1);

明文长度（2048 位）：最大约 214 字节（k − 2×20 − 2）。

优点：改动最少，立即可用。
缺点：SHA‑1 已过时，长期建议迁到 SHA‑256。

方案 B：统一 OAEP‑SHA256（更优）

Android 保持 SHA‑256，并明确 MGF1=SHA‑256：

val cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding")
val spec = OAEPParameterSpec("SHA-256", "MGF1", MGF1ParameterSpec.SHA256, PSource.PSpecified.DEFAULT
)
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, pri, spec)

Unity 端两种实现路径：

使用 BouncyCastle（跨平台通用）

// 引入 Portable.BouncyCastle.dll 到 Assets/Plugins
using Org.BouncyCastle.Crypto;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Encodings;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Engines;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Digests;
using Org.BouncyCastle.Security;string CleanPem(string pem) => Regex.Replace(pem, "-----BEGIN PUBLIC KEY-----|-----END PUBLIC KEY-----|\\s", "");
string EncryptOaepSha256WithBC(string pemPublicKey, byte[] plain) {var der = Convert.FromBase64String(CleanPem(pemPublicKey));   // SPKIvar pub = PublicKeyFactory.CreateKey(der);                    // RsaKeyParametersvar engine = new OaepEncoding(new RsaEngine(), new Sha256Digest(), new Sha256Digest(), null);engine.Init(true, pub);var ct = engine.ProcessBlock(plain, 0, plain.Length);return Convert.ToBase64String(ct);
}

下放到 Android Java 插件（如果只跑 Android）

public static String encryptBase64(String spkiB64, String utf8) throws Exception {byte[] keyBytes = android.util.Base64.decode(spkiB64, Base64.DEFAULT);PublicKey pub = KeyFactory.getInstance("RSA").generatePublic(new X509EncodedKeySpec(keyBytes));Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding");cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pub);return Base64.encodeToString(cipher.doFinal(utf8.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)), Base64.NO_WRAP);
}

明文长度（2048 位）：最大约 190 字节（k − 2×32 − 2）。

优点：更现代更安全。
注意：Unity 默认的 RSACryptoServiceProvider 不支持 OaepSHA256，所以需要 BC 或插件。

关键代码片段

Unity：SPKI(“BEGIN PUBLIC KEY”) → RSAParameters 解析（如需内置实现）

static byte[] ReadSpkiFromPem(string pem) => Convert.FromBase64String(pem.Replace("-----BEGIN PUBLIC KEY-----","").Replace("-----END PUBLIC KEY-----","").Replace("\r","").Replace("\n","").Trim());static int ReadLen(BinaryReader br) {int b = br.ReadByte();if ((b & 0x80) == 0) return b;int n = b & 0x7F, len = 0; for (int i=0;i<n;i++) len = (len<<8)|br.ReadByte();return len;
}static RSAParameters SpkiToRsaParams(byte[] spki) {using var ms = new MemoryStream(spki);using var br = new BinaryReader(ms);br.ReadByte(); ReadLen(br); // SEQbr.ReadByte(); int algLen = ReadLen(br); br.ReadBytes(algLen); // AlgIdbr.ReadByte(); ReadLen(br); br.ReadByte(); // BIT STRING + unusedif (br.ReadByte()!=0x30) throw new FormatException("Bad RSAPublicKey");ReadLen(br);if (br.ReadByte()!=0x02) throw new FormatException("Bad modulus");int modLen = ReadLen(br); var mod = br.ReadBytes(modLen);if (mod.Length>0 && mod[0]==0x00) { var t=new byte[mod.Length-1]; Buffer.BlockCopy(mod,1,t,0,t.Length); mod=t; }if (br.ReadByte()!=0x02) throw new FormatException("Bad exponent");int expLen = ReadLen(br); var exp = br.ReadBytes(expLen);return new RSAParameters { Modulus = mod, Exponent = exp };
}

Android：私钥解析（支持 PKCS#1/PKCS#8），并解密（统一 OAEP）

private fun parsePrivateKey(pemOrB64: String): PrivateKey {val text = pemOrB64.trim()val kf = KeyFactory.getInstance("RSA")return when {text.contains("BEGIN RSA PRIVATE KEY") -> { // PKCS#1val clean = text.replace("-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----","").replace("-----END RSA PRIVATE KEY-----","").replace("\\s".toRegex(), "")val pkcs1 = Base64.decode(clean, Base64.DEFAULT)val der = pkcs1ToPkcs8(pkcs1) // 组装成 PKCS#8kf.generatePrivate(PKCS8EncodedKeySpec(der))}text.contains("BEGIN PRIVATE KEY") -> { // PKCS#8val clean = text.replace("-----BEGIN PRIVATE KEY-----","").replace("-----END PRIVATE KEY-----","").replace("\\s".toRegex(), "")val der = Base64.decode(clean, Base64.DEFAULT)kf.generatePrivate(PKCS8EncodedKeySpec(der))}else -> { // 纯 Base64val raw = Base64.decode(text.replace("\\s".toRegex(), ""), Base64.DEFAULT)try { kf.generatePrivate(PKCS8EncodedKeySpec(raw)) }catch (_: Exception) { kf.generatePrivate(PKCS8EncodedKeySpec(pkcs1ToPkcs8(raw))) }}}
}

Verify 调试版（指出失败阶段）

fun verify(tokenB64: String?, expectedMode: String): Pair<Boolean, Payload?> {val plain = decrypt(tokenB64)if (plain == null) { Log.w(TAG, "verify: decrypt failed"); return false to null }val p = parse(plain)if (p == null) { Log.w(TAG, "verify: json parse failed. plain(64)=${plain.take(64)}"); return false to null }val now = System.currentTimeMillis()val okIss = p.iss == "launcher"val okMode = p.mode.equals(expectedMode, true)val okExp = p.exp > nowLog.d(TAG, "verify fields: iss=${p.iss}, mode=${p.mode}, exp=${p.exp}, now=$now, okIss=$okIss, okMode=$okMode, okExp=$okExp")val ok = okIss && okMode && okExpreturn ok to if (ok) p else null
}

传输与编码注意

尽量用 Intent extras 传字符串；若用 URL/命令行，务必做 URL‑encode 或使用 Base64URL（-/_，去掉 =）。
Android 端解码前做清洗：token.trim().replace(" ", "+")，并用 Base64.DEFAULT 容忍换行。
ADB 传参注意引号与平台差异；实在不稳，改 Base64URL。

安全与架构建议

不要在客户端长期持有私钥（易被逆向）。更推荐：服务端“签名”，客户端“验签”（JWT/JWS 思路）。
若 payload 可能变大，采用“RSA 加密随机 AES 密钥 + AES‑GCM 加密正文”的混合加密。
使用 Android Keystore 存私钥，限制可导出；区分测试/生产，定期轮换。
时间校验建议允许 1–2 分钟偏差（时钟漂移）。

上线前自检清单

两端 OAEP 参数一致（SHA‑1 或 SHA‑256；MGF1 相同；label 默认）。
明文长度未超过上限（SHA‑1≈214B，SHA‑256≈190B，2048 位密钥）。
PEM 清洗正确（Base64 仅中间体；无隐藏字符）。
Base64 在传输中未被改形（+ 空格、= 丢失）；必要时使用 Base64URL。
字段映射正确（i/m/e/g ↔ iss/mode/exp/game），时间单位一致（毫秒）。
日志能区分 Base64/解密/JSON/字段校验失败。
私钥安全存储策略明确（最好不放客户端）。

常见错误对照表

现象/异常	常见原因	解决
Base64 invalid	PEM 带 BEGIN/END/换行	去头尾、去空白后再解码
PlatformNotSupportedException	Unity 运行时不支持 ImportSubjectPublicKeyInfo	用 RSAParameters 解析 SPKI 或使用 BouncyCastle/Android 插件
Specified padding mode…	RSACryptoServiceProvider 不支持 OAEP‑SHA256	改用 OAEP‑SHA1 或 BouncyCastle/插件实现 SHA‑256
BadPaddingException	OAEP 参数不一致、密钥不配、Base64 被改形	统一 OAEP 参数；修正传输；核对密钥
verify 逻辑失败	字段名/时间单位不一致	做字段映射；确认毫秒级时间戳

结语

这次问题的根因不在“密钥/代码对不对”，而是“Unity 与 Android 的加密参数默认值并不一致”。一旦把 OAEP 的细节（消息哈希、MGF1、label）对齐，其它问题（PEM 清洗、平台 API、Base64 传输）就都是工程实现层面的细节。

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