C#向AES加密文本文件追加字符串后解密出现开头多余字符问题

问题根因 #

• 你每次调用加密方法追加内容时，都会生成新的随机IV，写入当前文件追加位置的开头，再写入对应加密内容。但解密方法只会读取整个文件最开头的第一个IV，用这个IV解密全文件内容，后面追加的加密片段用了错误的IV解密，自然会出现乱码。
• AES默认开启PKCS7填充，每段独立加密的内容末尾都会自动写入填充字节，多段加密内容拼接后解密时，前一段的填充字节会被当成密文解密，也会产生无效字符。
• 代码中直接手动调用Close释放资源，若执行过程中抛出异常会导致资源泄漏，建议改用using语句自动释放。

修复方案 #

方案1：全量加密（最稳定，适配绝大多数场景） #

放弃追加模式，每次新增内容时先解密全文件得到所有明文，追加新内容后重新生成IV、全量加密写入文件，解密逻辑无需修改。
示例加密逻辑调整如下：

async void Encrypt()
{
    // 先读取原有明文
    List<string> oldContent = await Decrypt() ?? new List<string>();
    // 拼接新内容
    List<string> newContent = oldContent.Concat(new List<string>
    {
        $"RideTitle: {_trakingStartDateTime + _trakingEndDateTime}",
        "UserNote: -",
        $"MaxSpeed: {MaxSpeed}",
        $"AvgSpeed: {AvgSpeed}",
        $"TotalDistance: {TotalDistance}",
        $"Steps: {TotalSteps}",
        $"TotalTime: {_timeElaspsedString_TwentyFourHr}",
        $"SpeedPoints: {string.Join(',', SpeedPointList)}",
        $"TimeStampPoints: {string.Join(',', timestampListStings)}",
        $"LocationPoints: {string.Join(',', LocationListForFiles.Select(p => $"{p.Latitude}_{p.Longitude}"))}"
    }).ToList();
    // 全量加密写入
    using FileStream fileStream = new(FilePath, FileMode.Create);
    using Aes aes = Aes.Create();
    byte[] key =
    {
        0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08,
        0x09, 0x10, 0x11, 0x12, 0x13, 0x14, 0x15, 0x16
    };
    aes.Key = key;
    byte[] iv = aes.IV;
    fileStream.Write(iv, 0, iv.Length);
    using CryptoStream cryptoStream = new(fileStream, aes.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Write);
    using StreamWriter encryptWriter = new(cryptoStream);
    encryptWriter.Write(string.Join('\n', newContent));
}

方案2：保留追加模式，适配多段加密 #

如果文件很大，全量解密加密的IO开销不可接受，可以修改逻辑支持分段解密：

1. 每次追加加密时，除了写入IV，还要写入当前段密文的长度
2. 解密时循环读取每一段的长度、IV、密文，逐段解密后拼接明文

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Hrishikesh Garud