AndroidX Media项目中AES加密视频播放异常问题解析与解决方案

在AndroidX Media项目（原ExoPlayer）的实际开发中，处理加密视频播放时可能会遇到两个典型异常场景：一是使用player.seekTo()跳转进度时抛出"Invalid NAL length"解析错误，二是视频播放到结尾时出现EOF异常。本文将从技术原理层面分析问题成因，并提供完整的解决方案。

问题现象深度分析

当开发者使用AES/CBC/PKCS5Padding模式加密本地视频文件时，可能会观察到以下异常行为：

1. 进度跳转异常
   滑动进度条触发seekTo()操作时，系统抛出ParserException: Invalid NAL length错误。这表明媒体解析器在解密后的数据流中检测到了不符合H.264/AVC规范的NAL单元长度。

2. 播放终止异常
   视频播放到最后一帧时触发EOFException，但有趣的是，如果将同一视频文件解密后播放则完全正常，这说明加密过程本身没有破坏文件完整性。

根本原因剖析

这两个异常的共同根源在于CBC加密模式的数据对齐问题：

1. 块加密的特性限制
   AES-CBC作为块加密算法，要求数据必须按16字节块对齐。当从文件中间位置（如seek操作定位的点）开始解密时，如果起始位置不是块边界，会导致后续所有数据块解密错误。

2. NAL单元结构破坏
   错误的解密起始点会产生乱码数据，使媒体解析器无法正确识别H.264的起始码(0x00000001)和NAL单元长度，进而引发"Invalid NAL length"错误。

3. 流式读取的边界问题
   在文件末尾，未对齐的块解密可能导致数据截断，触发EOF异常。

完整解决方案

1. 实现正确的加密数据源

需要创建自定义的DataSource实现，关键点包括：

public class AesCbcDataSource implements DataSource {
    private static final int AES_BLOCK_SIZE = 16; // AES块大小固定16字节
    
    private final DataSource upstream;
    private final Cipher cipher;
    private long bytesRemaining;
    private boolean opened;
    
    @Override
    public long open(DataSpec dataSpec) throws IOException {
        long dataSpecLength = upstream.open(dataSpec);
        
        // 关键调整：确保读取起始位置是块对齐的
        long adjustedPosition = dataSpec.position - (dataSpec.position % AES_BLOCK_SIZE);
        DataSpec adjustedSpec = dataSpec.withPosition(adjustedPosition);
        
        // 重新打开数据源
        upstream.close();
        dataSpecLength = upstream.open(adjustedSpec);
        
        // 计算需要跳过的初始字节数
        long bytesToSkip = dataSpec.position - adjustedPosition;
        if (bytesToSkip > 0) {
            ByteStreams.skipFully(new DataSourceInputStream(upstream), bytesToSkip);
        }
        
        this.cipher = // 初始化解密器...
        this.bytesRemaining = dataSpecLength == C.LENGTH_UNSET ? 
            C.LENGTH_UNSET : dataSpecLength - bytesToSkip;
        return bytesRemaining;
    }
}

2. 完善DataSource合约测试

必须确保自定义DataSource通过所有基础测试：

public class AesDataSourceContractTest extends DataSourceContractTest {
    @Override
    protected DataSource createDataSource() {
        return new AesCbcDataSource(new FileDataSource(), cipher);
    }
    
    @Override
    protected ImmutableList<TestResource> getTestResources() {
        return ImmutableList.of(
            new TestResource(TEST_VIDEO_URI, /* 测试文件 */)
        );
    }
    
    @Override
    protected Uri getNotFoundUri() {
        return Uri.parse("file:///nonexistent");
    }
}

3. 处理边界情况的增强措施

对于文件末尾的特殊处理：

@Override
public int read(byte[] buffer, int offset, int length) throws IOException {
    if (bytesRemaining == 0) {
        return C.RESULT_END_OF_INPUT;
    }
    
    // 确保不读取超出剩余字节数
    int bytesToRead = bytesRemaining == C.LENGTH_UNSET ? 
        length : (int) Math.min(length, bytesRemaining);
    
    int bytesRead = cipherInputStream.read(buffer, offset, bytesToRead);
    if (bytesRead == -1) {
        if (bytesRemaining != C.LENGTH_UNSET) {
            throw new EOFException();
        }
        return C.RESULT_END_OF_INPUT;
    }
    
    if (bytesRemaining != C.LENGTH_UNSET) {
        bytesRemaining -= bytesRead;
    }
    
    return bytesRead;
}

最佳实践建议

1. 加密模式选择
   对于媒体文件加密，推荐使用AES-CTR模式而非CBC，因为CTR作为流加密模式不需要块对齐，更适合随机访问场景。

2. 测试验证
   除基础功能测试外，应增加以下专项测试：

   • 随机seek压力测试
   • 文件边界读取测试
   • 不同分辨率/码率的视频文件测试

3. 性能优化
   对于大文件，可以实现位置缓存机制，避免频繁的重新对齐操作：

private long lastBlockPosition = -1;
private byte[] blockBuffer = new byte[AES_BLOCK_SIZE];

@Override
public long open(DataSpec dataSpec) {
    if (dataSpec.position % AES_BLOCK_SIZE == 0) {
        return super.open(dataSpec); // 已经是块对齐位置
    }
    
    // 使用缓存的块数据
    if (lastBlockPosition != -1 && 
        dataSpec.position >= lastBlockPosition &&
        dataSpec.position < lastBlockPosition + AES_BLOCK_SIZE) {
        // 从缓存读取...
    }
}