c++ - AES CTR 模式 - 使用 Crypto++ 加密\解密 - 我做得对吗？

Question

在我的应用程序中，我需要使用加密算法来解密加密缓冲区中请求偏移量处的单个字节，而无需读取周围的 block 。我的选择是使用 Crypto++ 库的具有 CTR 模式的 AES。由于找不到任何好的例子，我自己写了一个:

unique_ptr<vector<byte>> GetIV(int counter)
{
    byte* counterPtr = (byte*)&counter;
    unique_ptr<vector<byte>> iv(new vector<byte>());
    for (int j = 0; j < 4; j++)
    {
        iv->push_back(counterPtr[j]);
    }
    return move(iv);
}

unique_ptr<vector<uint8_t>> Encrypt(const vector<uint8_t>& plainInput)
{
    unique_ptr<vector<uint8_t>> encryptedOutput(new vector<uint8_t>(plainInput.size()));

    for (int i = 0; i < plainInput.size(); i++)
    {
        auto iv = GetIV(i);
        CTR_Mode<AES>::Encryption encryptor(_key->data(), _key->size(), iv->data());
        byte encryptedValue = encryptor.ProcessByte(plainInput.at(i));
        encryptedOutput->at(i) = encryptedValue;
    }

    return move(encryptedOutput);
}

unique_ptr<vector<uint8_t>> Decrypt(const vector<uint8_t>& encryptedInput, int position)
{
    unique_ptr<vector<uint8_t>> decryptedOutput(new vector<uint8_t>(encryptedInput.size()));

    for (int i = 0; i < encryptedInput.size(); i++)
    {
        auto iv = GetIV(position + i);
        CTR_Mode<AES>::Decryption decryptor(_key->data(), _key->size(), iv->data());
        byte decryptedValue = decryptor.ProcessByte(encryptedInput.at(i));
        decryptedOutput->at(i) = decryptedValue;
    }

    return move(decryptedOutput);
}

如您所见，我遍历了输入缓冲区中的所有字节，并分别加密/解密每个字节，因为每个 block 都必须有唯一的计数器(在 CTR 模式下)。因为我需要能够解密随机字节，所以我需要拥有与缓冲区大小一样多的 block ，对吗？我的解决方案有效，但速度非常慢......我做对了吗？或者也许有更有效的方法来做到这一点？

Answer 1

您的代码存在几个主要问题:

• 您正在使用未验证 加密，这在大多数应用程序域中都是不安全的。请改用 AES-GCM，它看起来很像 AES-CTR。这实际上是在 documentation of Crypto++ 上提到的.
• CTR 模式的 IV 长 16 个字节，但您只使用了 4 个字节。您的代码不仅计算错误，而且还表现出未定义的行为。
• IV 是每条消息，而不是每字节。
• 因为你选择了错误的 IV，你的算法基本上减少到一次一密，除了不那么安全。如果您使用相同的 key 加密两条消息，系统就会崩溃。

性能问题是您最不关心的问题。整个实现是不正确和不安全的。 在尝试使用它之前，您必须系统地学习密码学，因为它不是您可以通过反复试验来学习的领域。设计一个通过所有单元测试并且在您自己看来还不错，但在受过训练的人看来却完全损坏的系统很容易。

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