java - 需要有关 AES CTR 密码 python 与 Java 的建议

Question

我正在处理一些任意数据使用Python加密的项目simple-crypt (来源 here )并在 java 应用程序中使用相同的加密数据。

我想了解 JSSE 和 Pycrypto 之间的概念差异。

这是进行加密的 python 部分( source ):

counter = Counter.new(HALF_BLOCK, prefix=salt[:HALF_BLOCK//8])
cipher = AES.new(cipher_key, AES.MODE_CTR, counter=counter)

这是我尝试用 java 重新实现相同的操作:

SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(cipher_key, "AES");
IvParameterSpec ivSpec = new IvParameterSpec(salt, 0, HALF_BLOCK / 8);
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CTR/NoPadding", "BC");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, ivSpec);

这里的问题是 java Cipher 的初始化抛出异常:

java.security.InvalidAlgorithmParameterException: IV must be 16 bytes long.
    at org.bouncycastle.jce.provider.JCEBlockCipher.engineInit(Unknown Source)
    at javax.crypto.Cipher.init(Cipher.java:1394)
    at javax.crypto.Cipher.init(Cipher.java:1327)

HALF_BLOCK 的值为 64。

所以问题是，python 的 AES 实现如何与 HALF_BLOCK/8 key 大小一起工作，而 java 则不能？

谢谢!

Answer 1

随机数(IV 的“左侧”；“右侧”是顺序计数器)应作为 IV 与密文一起传输。无需对随机数保密。只是不得重复用于由同一 key 加密的另一条消息。

Python 代码似乎正在生成一个新的 Counter，其长度为 64 位，并将 prefix (我假设 nonce 值)设置为 8 变量的第一个 salt 字节。它可能(这里是一个巨大的假设，因为我无法访问Python代码)在0x00 * 8处启动实际的计数器值，所以你的初始IV将是:

salt = '#Eg����' # => UTF-8 encoding of 0x0123456789ABCDEF (not familiar enough with Python for the actual expression)
# Really may be misunderstanding, but as the AES IV must be 16 bytes, I imagine the terminology here is prefix = 8 bytes, sequence = 8 bytes
counter = Counter.new(HALF_BLOCK, prefix=salt[:HALF_BLOCK]) # => '0x01234567 89ABCDEF 00000000 00000000'
# Perform one encryption
counter # => '0x01234567 89ABCDEF 00000000 00000001'
# etc.

要在 Java 中执行相同的操作，只需将 IvParameterSpec 初始化为与上面相同的值即可(即用 0 将 salt 的前 8 个字节右填充为 16 个字节)。

// Intentionally verbose for demonstration; this can obviously be compacted
byte[] salt = org.bouncycastle.util.encoders.Hex.decode("0123456789ABCDEF");
byte[] nonceAndCounter = new byte[16];
System.arraycopy(salt, 0, nonceAndCounter, 0, ((int) (HALF_BLOCK / 8)));
IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(nonceAndCounter);

这是一个完整的测试用例，断言加密和解密是内部兼容的；您还可以使用来自 Python 端的数据运行此命令来进行验证。

    @Test
    public void testPythonCompatibility() {
        // Arrange
        byte[] cipher_key = org.bouncycastle.util.encoders.Hex.decode("0123456789ABCDEFFEDCBA9876543210");
        final int HALF_BLOCK = 64;
        byte[] salt = org.bouncycastle.util.encoders.Hex.decode("0123456789ABCDEF");
        byte[] nonceAndCounter = new byte[16];
        System.arraycopy(salt, 0, nonceAndCounter, 0, ((int) (HALF_BLOCK / 8)));
        IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(nonceAndCounter);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CTR/NoPadding", "BC");
        SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(cipher_key, "AES");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, iv);

        final String plaintext = "This is a plaintext message.";

        // Act
        byte[] cipherBytes = cipher.doFinal(plaintext.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

        // Assert
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, iv);
        byte[] recoveredBytes = cipher.doFinal(cipherBytes);
        String recovered = new String(recoveredBytes, StandardCharsets.UTF_8);
        assert recovered.equals(plaintext);
    }