c++ - 在 RSA 下解码有效负载后未获得相同的 session key

Question

使用以下使用 crypto++ 库的函数对其进行编码和解码后，我没有得到相同的 session key :

CryptoPP::RSA::PrivateKey RSA_master_privKey;
CryptoPP::RSA::PublicKey  RSA_master_pubKey;

std::string generate_Master_Keys()
{
    std::string rsaParams;
    try {
        CryptoPP::InvertibleRSAFunction parameters;
        RSA_master_privKey = CryptoPP::RSA::PrivateKey(parameters);
        RSA_master_pubKey = CryptoPP::RSA::PublicKey(parameters);
    }
    catch (const CryptoPP::Exception& e)
    {
        std::cerr << e.what() << std::endl;
        b_success = false;
    }
    return rsaParams;
}

PAES_KEY_WITH_IV create_session_key(void)
{
    CryptoPP::AutoSeededX917RNG<CryptoPP::AES> rng;
    PAES_KEY_WITH_IV  aes_info = new AES_KEY_WITH_IV;
    try {
        aes_info->key.resize(CryptoPP::AES::DEFAULT_KEYLENGTH);
        rng.GenerateBlock(aes_info->key, aes_info->key.size());
        aes_info->iv.resize(CryptoPP::AES::BLOCKSIZE);
        rng.GenerateBlock(&aes_info->iv[0], aes_info->iv.size());
    }
    catch (const CryptoPP::Exception& e)
    {
        std::cerr << e.what() << std::endl;
        b_success = false;
    }
    return (aes_info);
}

std::string encrypt_session_key(PAES_KEY_WITH_IV pKey)
{
    std::string ciphered;
    CryptoPP::SecByteBlock block(pKey->key.size());
    try {
        CryptoPP::RSAES< CryptoPP::OAEP<CryptoPP::SHA> >::Encryptor enc(RSA_master_pubKey);
        enc.Encrypt(rng, pKey->key, pKey->key.size(), block);
        ciphered.assign((char *)block.BytePtr(), 192);
    }
    catch (const CryptoPP::Exception& e)
    {
        std::cerr << e.what() << std::endl;
        b_success = false;
    }
    return ciphered;
}

PAES_KEY_WITH_IV decrypt_session_key(std::string & ciphered)
{
    CryptoPP::SecByteBlock rec(ciphered.size());
    CryptoPP::SecByteBlock block((const byte *)ciphered.data(), ciphered.size());
    PAES_KEY_WITH_IV pKey = new AES_KEY_WITH_IV;
    try {
        CryptoPP::RSAES< CryptoPP::OAEP<CryptoPP::SHA> >::Decryptor dec(RSA_master_privKey);
        dec.Decrypt(rng, block, block.size(), rec);

        pKey->key = rec;
    }
    catch (const CryptoPP::Exception& e)
    {
        std::cerr << e.what() << std::endl;
        b_success = false;
    }
    return pKey;
}

192 字节的尾部与原始 session key 的字节不匹配。

有人可以帮我解决这个问题吗？

提前致谢。

Answer 1

I am not getting same session key after encoding and decoding it using below functions

我认为您已接近您的需要。还有机会改进您的工作方式。我将向您展示改进后的方法，您也可以将其应用于现有方法。

改进的方法简单地使用FixedMaxPlaintextLength、CiphertextLength 和一些 friend 来确定大小。它还使用了来自 Integrated Encryption Schemes (IES) 的技术.

首先，传输原始种子字节，而不是 {key, iv} 对。然后，当您需要 {key, iv} 对时，您可以从种子字节中导出所需的字节。您的派生应包括使用标签和版本号。

其次，悬而未决的问题:您将多少字节作为种子字节传输。答案是 FixedMaxPlaintextLength() 或 MaxPreimage()(我不记得是哪个了)。这是该方案下可以加密的明文大小，它取决于模数大小和填充方案等因素。

下面的很多代码在 RSA Encryption Schemes 中讨论。和 Crypto++ wiki 上的其他地方。但您并不需要访问它们，因为您仍在学习一些技术。

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以下生成随机种子并在公钥下对其进行加密。

RSA_master_pubKey = RSA::PublicKey(parameters);
RSAES< OAEP<SHA> >::Encryptor enc(RSA_master_pubKey);
SecByteBlock seed(enc.FixedMaxPlaintextLength());

AutoSeededX917RNG<AES> rng;
rng.GenerateBlock(seed, seed.size());

SecByteBlock block(enc.CiphertextLength(seed.size())));    
size_t req = enc.Encrypt(rng, seed, seed.size(), block);
block.resize(req);

// Transport block to peer as session seed

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当对等方收到加密的种子 block 时，他们必须对其进行解密。方法如下。

// Received from peer
SecByteBlock block(...);

RSAES< OAEP<SHA> >::Decryptor dec(RSA_master_privKey);
size_t req = dec.MaxPlaintextLength(block.size());

SecByteBlock seed(req);
DecodingResult result = dec.Decrypt(rng, block, block.size(), seed);
seed.resize(result.isValidCoding ? result.messageLength : 0);

如果 result.isValidCoding 返回 false，您甚至可以抛出异常:

DecodingResult result = dec.Decrypt(rng, block, block.size(), seed);
if (!result.isValidCoding)
    throw Exception(OTHER_ERROR, "Failed to decrypt seed bytes");

seed.resize(result.messageLength);

---

当您想要使用 AES 加密或解密时，您需要派生 key 、iv 和可能的 hmac key (您正在验证数据吗？)。

// Random seed from above
SecByteBlock seed;

HKDF<SHA256> kdf;
SecByteBlock aesKey(AES::DEFAULT_KEYLENGTH);
SecByteBlock aesIV(AES::BLOCKSIZE);   

const byte aesLabel[] = "AES encryption key, version 1";
kdf.Derive(aesKey, aesKey.size(), seed, seed.size(), NULL, 0, aesLabel, COUNTOF(aesLabel));

const byte ivLabel[] = "AES initialization vector, version 1";
kdf.Derive(aesIV, aesIV.size(), seed, seed.size(), NULL, 0, ivLabel, COUNTOF(ivLabel));

如果您验证了您的数据，那么您可以使用以下内容派生 HMAC key 。但一般来说，您可能应该使用 Authenticated Encryption运作模式:

const byte hmacLabel[] = "HMAC authentication key, version 1";
kdf.Derive(hmacKey, hmacKey.size(), seed, seed.size(), NULL, 0, hmacLabel, COUNTOF(hmacLabel));

HKDF was added at 5.6.3 or 5.6.4 .如果没有，请从 Wei Dai's GitHub 中获取 hkdf.h (仅标题)。通过从具有唯一标签的基础种子派生，您正在使用一种称为独立派生的技术。

您添加标签和版本信息以避免如 Attacking and Repairing the WinZip Encryption Scheme 中讨论的差距.此外，使用整个 FixedMaxPlaintextLength 方面可以解决一些与消息长度相关的加密攻击。

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您可能还想看看 Integrated Encryption Schemes (IES) .我们基本上从 IES 中取消了 key 封装机制 (KEM)。还有一种数据封装机制 (DEM) 也可以取消。

如果你打算借用KEM和DEM，那么你不妨使用这个方案。为此，请参阅 Crypto++ wiki 上的以下内容:

• Elliptic Curve Integrated Encryption Scheme
• Discrete Logarithm Integrated Encryption Scheme

如果您使用其中一种集成加密方案，那么您正在改变底层的数学问题。 RSA 是整数分解 (IF)，而 IES 是 Diffie-Hellman 和离散对数 (FF)。

使用集成加密方案是一个不错的选择。它的IND-CCA2 ，这是一个非常强大的安全概念。我相信它比您的原始方案具有更好的安全属性。