Java AES CBC 与内联安全随机 IV - 生成相同的密文？

Question

我正在尝试内联我的 IV，这样我就可以在不知道初始 IV(只知道 key )的情况下解密我的消息。

我生成我的 key 。我使用 SecureRandom 生成 IV我随机化 IV 字节数组。(我用 iv+message 创建一条消息)最后，我使用唯一的 IV 加密消息。

正如预期的那样，如果我删除接收端的 IV，我就可以解密消息。但是，生成的密文始终是相同的。

我不知道为什么会这样，并且尚未在网上找到解决方案。

下面是我的代码和输出。

谁能帮我理解这是为什么？

enter code 
  String mssg = "Hello hellow hello";
        byte[] key = "kljhn1234512345abcde123451234512".getBytes();
        SecretKeySpec spec = new SecretKeySpec(key, "AES");

        SecureRandom rand = new SecureRandom();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {

            //
            //initialzize empty byte array for random IV

            byte[] iv = new byte[16];
            System.out.println("IV pre rand: " + Arrays.toString(iv));
            rand.nextBytes(iv); //RANDOMIZE
            System.out.println("IV POST rand: " + Arrays.toString(iv));

            //CONCATENTATE IV TO FRONT OF MESSAGE TO ENCRYPT
            //CONCATENATE MESSAGE TO END OF IV

            ByteArrayOutputStream bout = new ByteArrayOutputStream();
            try {
                bout.write(iv);
                bout.write(mssg.getBytes());
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            byte[] message = bout.toByteArray();

            try {

                //ENCRYPT USING RANDIMIZED IV.. THIS SHOULD RESULT IN NON EQUAL CIPHER TEXT FOR SAME MESSAGE.
                Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
                cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, spec, new IvParameterSpec(iv));
                byte[] ct = cipher.doFinal(message);
                System.out.println("CIPHER TEXT: " + Arrays.toString(ct));

                //DECRYPT. AND USING A WRONG IV.
                cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, spec, new IvParameterSpec(new byte[16]));
                System.out.println("DECRYPTED: " + new String(cipher.doFinal(ct)));

            } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (NoSuchPaddingException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (InvalidAlgorithmParameterException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (InvalidKeyException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (BadPaddingException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IllegalBlockSizeException e) {
                e.printStackTrace();
            }


        }

这里

输出:

迭代 1IV 预随机数:[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]

IV 后兰特:[13, 68, 83, 113, 86, 48, 50, -71, -75, -25, 56, 100, -25, 34, -27, -23]

密文:[-102, -52, -21, -92, -85, 119, -10, -18, -52, 0, -39, -19, 11, -83, 70, 44, 101、-92、-93、-60、4、73、-17、73、-58、119、81、66、-114、54、-107、-83、11、42、-92、121、- 15、-61、92、83、24、10、89、-21、110、100、116、119]

解密:������������������������������你好你好

迭代 2:IV 预随机数:[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]

IV 后兰特:[90, 115, 91, 124, 27, -80, -32, -46, -66, -50, -85, 43, 34, -18, -74, -3]

密文:[-102, -52, -21, -92, -85, 119, -10, -18, -52, 0, -39, -19, 11, -83, 70, 44, 101、-92、-93、-60、4、73、-17、73、-58、119、81、66、-114、54、-107、-83、11、42、-92、121、- 15、-61、92、83、24、10、89、-21、110、100、116、119]

解密:������������������������������你好你好

迭代 3

IV 前置:[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]

IV 后兰特:[113, 112, 9, 47, -125, -4, 80, 10, -97, 44, 42, 90, -58, -44, -46, 17]

密文:[-102, -52, -21, -92, -85, 119, -10, -18, -52, 0, -39, -19, 11, -83, 70, 44, 101、-92、-93、-60、4、73、-17、73、-58、119、81、66、-114、54、-107、-83、11、42、-92、121、- 15、-61、92、83、24、10、89、-21、110、100、116、119]

解密:������������������������������你好你好

Answer 1

如果你看the nice picture in Wikipedia of how CBC works您将看到，通过将 IV 放在 CBC 明文的开头，您实际上取消了 IV 并破坏了它旨在提供的语义安全性。具体来说，使用 CBC 加密可以:

• 将 IV 与第一个明文 block 进行异或，并将其加密为第一个密文 block 。由于您将第一个明文 block 制作为 IV 的副本，因此始终会加密零 block 并每次产生相同的结果。

• 将第一个密文 block 与第二个明文 block (这里是搞砸之前的实际明文)进行异或，并将其加密为第二个密文 block 。由于您将第一个密文 block 设置为固定值，并且在测试中实际的明文是相同的，因此每次都会产生相同的结果。

• 等等等等

做你应该做的事:

• 使用( secret ) key 和(随机)IV 加密实际明文，然后将 IV 与密文组合起来传输；连接是一种简单的方法，但不是唯一的方法

• 接收时将 IV 与密文分开或分离，并使用( secret ) key 和(随机但可见)IV 解密密文