解密时的 Java CipherInputStream 行为

Question

我正在使用以下代码来解密从 Android 设备加密的文件。

private void mDecrypt_File(FileInputStream fin, String outFile) throws Exception {
  FileOutputStream fout = new FileOutputStream(outFile);

  byte[] iv = new byte[16];
  byte[] salt = new byte[16];
  byte[] len = new byte[8];
  byte[] FC_TAGBuffer = new byte[8];

  Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_INSTANCE);

  DataInputStream dis = new DataInputStream(fin);

  dis.read(iv, 0, 16);
  dis.read(salt, 0, 16);

  Rfc2898DeriveBytes rfc = new Rfc2898DeriveBytes(DEFAULT_PASSWORD, salt, F_ITERATIONS);
  SecretKey key = new SecretKeySpec(rfc.getBytes(32), "AES");

  //decryption code
  cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, new IvParameterSpec(iv));
  CipherInputStream cIn = new CipherInputStream(dis, cipher);

  cIn.read(len, 0, 8);
  long lSize = getLong(len, 0);

  cIn.read(FC_TAGBuffer, 0, 8);

  byte[] tempFC_TAGBuffer = changeByteArray(FC_TAGBuffer, 0);//new byte[8];                           

  BigInteger ulong = new BigInteger(1, tempFC_TAGBuffer);

  if (!ulong.equals(FC_TAG)) {
    Exception ex = new Exception("Tags are not equal");
    throw ex;
  }

  byte[] bytes = new byte[BUFFER_SIZE];
  //determine number of reads to process on the file                          
  long numReads = lSize / BUFFER_SIZE;
  // determine what is left of the file, after numReads                   
  long slack = (long) lSize % BUFFER_SIZE;

  int read = -1;
  int value = 0;
  int outValue = 0;

  MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
  md.reset();
  // read the buffer_sized chunks         
  for (int i = 0; i < numReads; ++i) {
    read = cIn.read(bytes, 0, bytes.length);
    fout.write(bytes, 0, read);
    md.update(bytes, 0, read);
    value += read;
    outValue += read;
  }
  // now read the slack                   
  if (slack > 0) {
    read = cIn.read(bytes, 0, (int) slack);
    fout.write(bytes, 0, read);
    md.update(bytes, 0, read);
    value += read;
    outValue += read;
  }
  fout.flush();
  fout.close();
  byte[] curHash = md.digest();

  byte[] oldHash = new byte[md.getDigestLength()];
  read = cIn.read(oldHash, 0, oldHash.length);
  if (oldHash.length != read || (!CheckByteArrays(oldHash, curHash))) {
    Exception ex = new Exception("File Corrupted!");
    throw ex;
  }
  if (outValue != lSize) {
    Exception ex = new Exception("File Sizes don't match!");
    throw ex;
  }
}

此代码在 Android 上运行良好，但在 Java 桌面应用程序上表现异常。我观察到的是，在从 CipherInputStream 读取旧哈希值时，仅当要解密的数据大小是 32 的倍数时，cIn 才返回正确的哈希值。例如，如果我加密一个文本文件，其文本长度为 32 个字符(或64/128/...)，然后是下面的代码

byte[] oldHash = new byte[md.getDigestLength()];
read = cIn.read(oldHash, 0, oldHash.length);
if (oldHash.length != read || (!CheckByteArrays(oldHash, curHash))) {
    Exception ex = new Exception("File Corrupted!");
    throw ex;
}

正确计算 oldHash，但如果我更改任何其他长度的文本(不是 32 的倍数)，则 oldHash 的最后几个值变为零。

我的观察:

1. 文本大小 6 个字符 - oldHash 中的尾随零 - 6
2. 文本大小 13 个字符 - oldHash 中的尾随零 - 13
3. 文本大小 20 个字符 - oldHash 中的尾随零 - 4
4. 文本大小 32 个字符 - oldHash 中的尾随零 - 0//正确结果
5. 文本大小 31 个字符 - oldHash 中的尾随零 - 1
6. 文本大小 64 个字符 - oldHash 中的尾随零 - 0//正确结果

请帮助我理解这种行为。

Answer 1

同意 DuncanJones 的观点，您的循环一团糟。尽管您正确检查了 read() 方法的返回值，但您的循环迭代假定每个 read() 都会为最后一次读取返回 BUFFER_SIZE 字节或“松弛”字节。

如果您正确使用 DataInputStream，您的代码会好得多.例如，您将 FileInputStream fin 包装在 DataInputStream 中，但随后在这两行中使用了错误的方法:

dis.read(iv, 0, 16);
dis.read(salt, 0, 16);

相反，您应该使用 readFully 方法，如下所示:

dis.readFully(iv);
dis.readFully(salt);

同样，您可以将 CipherInputStream cIn 与另一个 DataInputStream 包装在一起，例如:

CipherInputStream cIn = new CipherInputStream(dis, cipher);
DataInputStream dcIn = new DataInputStream(cIn);

DataInputStream 已经有一个 getLong 方法，所以你可以只替换这些行:

cIn.read(len, 0, 8);
long lSize = getLong(len, 0);

cIn.read(FC_TAGBuffer, 0, 8);

与

long lSize = dcIn.getLong()
dcIn.readFully(FC_TAGBuffer);

然后您将放弃自己开发的 getLong 方法。现在您可以继续使用 dcIn.readFully(bytes) 以正好 BUFFER_SIZE 的 block 读取下一个 lSize 字节并使您的代码更简洁、更短、更易于阅读，并且正确。