java - CipherInputStream 在读取数据时挂起

Question

我正在尝试加密/解密一些文件，我将使用通过 CipherIn/OutputStream 进行管道传输的 FileIn/OutputStream 来读取/写入这些文件。概念相当简单，我已经使用原始字节数组和 Cipher.doFinal 使其工作。所以我知道我的加密参数(位大小、iv 大小等)是正确的。 (或者至少是实用的？)

我可以通过 CipherOutputStream 写入数据。但是，当我尝试通过 CipherInputStream 读回该数据时，它会无限期挂起。

唯一related problem我发现仍然没有答案，并且可能与我的问题有根本的不同，因为我的问题将始终在磁盘上提供所有可用数据，而不是相关问题对 Sockets 的依赖。

我尝试了多种解决方案，最明显的一个是更改缓冲区大小(data = new byte[4096];)。我尝试了许多值，包括明文的大小和加密数据的大小。这些值都不起作用。我发现的唯一解决方案是完全避免使用 CipherInputStream，而是依赖 Cipher.doFinal 和 Cipher.update。

我错过了什么吗？如果能够使用 CipherInputStream，而不是使用 Cipher.update 重新发明轮子，那就太好了。

SSCCE:

private static final String AES_ALG = "aes_256/gcm/nopadding";
private static final int GCM_TAG_SIZE = 128;

private static void doEncryptionTest() throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException,
        InvalidAlgorithmParameterException, FileNotFoundException, IOException
{
    File f = new File("encrypted_random_data.dat");
    // 12-byte long iv
    byte[] iv = new byte[] {0x27, 0x51, 0x34, 0x14, -0x65, 0x4d, -0x67, 0x35, -0x63, 0x11, -0x02, -0x05};
    // 256-bit long key
    byte[] keyBytes = new byte[] {0x55, -0x7f, -0x17, -0x29, -0x68, 0x25, 0x29, 0x5f, -0x27, -0x2d, -0x4d, 0x1b,
            0x25, 0x74, 0x57, 0x35, -0x23, -0x1b, 0x12, 0x7c, 0x1, -0xf, -0x60, -0x42, 0x1c, 0x61, 0x3e, -0x5,
            -0x13, 0x31, -0x48, -0x6e};
    SecretKey key = new SecretKeySpec(keyBytes, "AES");

    OutputStream os = encryptStream(key, iv, f);

    System.out.println("generating random data...");
    // 24MB of random data
    byte[] data = new byte[25165824];
    new Random().nextBytes(data);

    System.out.println("encrypting and writing data...");
    os.write(data);

    os.close();

    InputStream is = decryptStream(key, iv, f);

    System.out.println("reading and decrypting data...");
    // read the data in 4096 byte packets
    int n;
    data = new byte[4096];
    while ((n = is.read(data)) > 0)
    {
        System.out.println("read " + n + " bytes.");
    }

    is.close();
}

private static OutputStream encryptStream(SecretKey key, byte[] iv, File f) throws NoSuchAlgorithmException,
        NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, InvalidAlgorithmParameterException, FileNotFoundException
{
    GCMParameterSpec spec = new GCMParameterSpec(GCM_TAG_SIZE, iv);
    Cipher enc = Cipher.getInstance(AES_ALG);
    enc.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, spec);

    OutputStream os = new CipherOutputStream(new FileOutputStream(f), enc);
    return os;
}

private static InputStream decryptStream(SecretKey key, byte[] iv, File f) throws NoSuchAlgorithmException,
        NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, InvalidAlgorithmParameterException, FileNotFoundException
{
    GCMParameterSpec spec = new GCMParameterSpec(GCM_TAG_SIZE, iv);
    Cipher dec = Cipher.getInstance(AES_ALG);
    dec.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, spec);

    InputStream is = new CipherInputStream(new FileInputStream(f), dec);
    return is;
}

Answer 1

它没有挂起，只是非常慢。 CipherInputStream 具有大小为 512 的固定输入缓冲区，这意味着它一次最多调用 512 个字节的 Cipher#update(byte[], int, int) 方法。使用更大的缓冲区大小手动解密会使其速度更快。

原因是使用 512 字节调用 update 50 000 次比使用 65 KB 调用 400 次花费的时间要长得多。我不确定具体原因，但似乎每次调用 update 都会产生持续的开销，无论您传递的数据量有多少。

此外请注意，您无法使用 AES GCM 解密大文件。根据设计，Sun 的密码实现在解密之前将整个密文缓冲在内存中。您必须将明文分割成足够小的 block 并单独加密每个 block 。

另请参阅https://crypto.stackexchange.com/questions/20333/encryption-of-big-files-in-java-with-aes-gcm和 How come putting the GCM authentication tag at the end of a cipher stream require internal buffering during decryption? .