java - 使用 AES 实现伪随机生成器

Question

“伪随机生成器 (PRG) 是一种确定性算法，它采用一个短的均匀分布字符串(称为种子)，并输出一个较长的字符串，该字符串无法与该长度的均匀分布字符串有效区分。” [1 ]

据我了解，我们可以使用流密码创建伪随机生成器。例如，SCAPI ，一种安全多方计算 API，在 following example 中使用 RC4创建固定字节数的输出(检查out.length):

//Create secret key and out byte array
...

//Create prg using the PrgFactory
PseudorandomGenerator prg = PrgFactory.getInstance().getObject("RC4");
SecretKey secretKey = prg.generateKey(256); //256 is the key size in bits.

//set the key
Prg.setKey(secretKey);

//get PRG bytes. The caller is responsible for allocating the out array.
//The result will be put in the out array.
prg.getPRGBytes(out.length, out);

事实上，伪随机生成器在某些加密协议(protocol)(即 this protocol )中特别有用，在这些协议(protocol)中我们需要快速创建字节的伪随机输出，通常大小非常大。

我实际上已经实现了this协议(protocol)使用上面所示的 PRG 部分的 SCAPI 片段。然而，作者并没有使用 RC4 作为 PRG，而是在 CTR 模式下使用 AES128。这是有道理的，因为已知 RC4 已损坏，并且 AES can be easily used as stream cipher 。

我想以与上面代码片段相同的方式在 CTR 中使用 AES 实现伪随机生成器，但我无法这样做。我的问题是在CTR中没有使用AES，网上有无数的例子。我的问题是 out.length 部分。 我不知道如何使用 AES 实现 PRG ( or any other cipher for that matter ) 以一种可以选择输出字节的确切数量的方式，如上面的示例。我怎样才能做到这一点？

在有人提到哈希函数可以完成相同的工作之前:确实，这基本上是一个哈希函数，但这个特定协议(protocol)的问题是我们需要非常大的输出(即 32MB)，其中哈希函数通常具有固定输出(192、256、512 位)。

最后，这个问题与this不重复。一是因为后者是关于在 Python 中实现任何类型的 PRG，而后者是关于在 Java 中实现基于 AES_CTR 的 PRG。

一些有用的链接:

• SCAPI API
• SCAPI source code关于 PRG

Answer 1

在 CTR 模式下，您只需在最后一个计数器上切断 block 加密中不需要的字节(从右侧)。您还可以通过对正确数量 (out.length) 的零值字节执行 AES-CTR 来创建 key 流。