将 Java 加密例程移植到 C#

Question

我尝试移植 Google 的代码以为其验证码 (https://github.com/google/recaptcha-java/blob/master/appengine/src/main/java/com/google/recaptcha/STokenUtils.java) 生成安全令牌，但收效甚微：

原始实用程序具有以下内容：

private static final String CIPHER_INSTANCE_NAME = "AES/ECB/PKCS5Padding";

private static String encryptAes(String input, String siteSecret) {
    try {
      SecretKeySpec secretKey = getKey(siteSecret);
      Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_INSTANCE_NAME);
      cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
      return BaseEncoding.base64Url().omitPadding().encode(cipher.doFinal(input.getBytes("UTF-8")));
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
    return null;
  }

private static SecretKeySpec getKey(String siteSecret){
    try {
      byte[] key = siteSecret.getBytes("UTF-8");
      key = Arrays.copyOf(MessageDigest.getInstance("SHA").digest(key), 16);
      return new SecretKeySpec(key, "AES");
    } catch (NoSuchAlgorithmException | UnsupportedEncodingException e) {
      e.printStackTrace();
    }
    return null;
  }

public static void main(String [] args) throws Exception {
    //Hard coded the following to get a repeatable result
    String siteSecret = "12345678";
    String jsonToken = "{'session_id':'abf52ca5-9d87-4061-b109-334abb7e637a','ts_ms':1445705791480}";
    System.out.println(" json token: " + jsonToken);
    System.out.println(" siteSecret: " + siteSecret);
    System.out.println(" Encrypted stoken: " + encryptAes(jsonToken, siteSecret));

鉴于我硬编码的值，我将Irez-rWkCEqnsiRLWfol0IXQu1JPs3qL_G_9HfUViMG9u4XhffHqAyju6SRvMhFS86czHX9s1tbzd6B15r1vmY6s5S8odXT-ZE9A-y1lHns" 作为我的加密令牌返回。

我的 Java 和加密技能有点生疏，而且 C# 中并不总是有直接的类似物。我试图将encrypeAes() 和getKey() 与以下内容合并，这是不正确的：

public static string EncryptText(string PlainText, string siteSecret)
{
    using (RijndaelManaged aes = new RijndaelManaged())
    {
        aes.Mode = CipherMode.ECB;
        aes.Padding = PaddingMode.PKCS7;
        var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(siteSecret);
        SHA1 sha1 = SHA1.Create();
        var shaKey = sha1.ComputeHash(bytes);

        byte[] targetArray = new byte[16];
        Array.Copy(shaKey, targetArray, 16);

        aes.Key = targetArray;

        ICryptoTransform encrypto = aes.CreateEncryptor();

        byte[] plainTextByte = ASCIIEncoding.UTF8.GetBytes(PlainText);
        byte[] CipherText = encrypto.TransformFinalBlock(plainTextByte, 0, plainTextByte.Length);
        return HttpServerUtility.UrlTokenEncode(CipherText); //Equivalent to java's BaseEncoding.base64Url()?
    }
}

C# 版本生成的值不正确：Ye+fySvneVUZJXth67+Si/e8fBUV4Sxs7wEXVDEOJjBMHl1encvt65gGIj8CiFzBGp5uUgKYJZCuQ4rc964vZigjlrJ/430LgYcathLLd9U=

Answer 1

您的代码几乎可以按预期运行。只是您以某种方式混淆了 Java 版本（可能还有 C# 版本）的输出。

如果我执行你的 Java 代码（JDK 7 & 8 with Guava 18.0），我会得到

Ye-fySvneVUZJXth67-Si_e8fBUV4Sxs7wEXVDEOJjBMHl1encvt65gGIj8CiFzBGp5uUgKYJZCuQ4rc964vZigjlrJ_430LgYcathLLd9U

如果我执行你的 C# 代码 (DEMO)，我会得到

Ye-fySvneVUZJXth67-Si_e8fBUV4Sxs7wEXVDEOJjBMHl1encvt65gGIj8CiFzBGp5uUgKYJZCuQ4rc964vZigjlrJ_430LgYcathLLd9U1

因此，C# 版本的末尾多了一个“1”。它应该是一个填充字符，但不是。这意味着HttpServerUtility.UrlTokenEncode() 没有提供符合标准的 URL 安全 Base64 编码，因此您不应使用它。另见this Q&A。

如 Marc Gravell 的 this answer 所示，可以轻松地从正常的 Base64 编码（比较 RFC4648 中的表 1 和表 2）派生 URL 安全的 Base64 编码：

string returnValue = System.Convert.ToBase64String(toEncodeAsBytes)
        .TrimEnd(padding).Replace('+', '-').Replace('/', '_');

与：

static readonly char[] padding = { '=' };

---

这还不是全部。如果我们采用您的 Java 输出

Ye+fySvneVUZJXth67+Si/e8fBUV4Sxs7wEXVDEOJjBMHl1encvt65gGIj8CiFzBGp5uUgKYJZCuQ4rc964vZigjlrJ/430LgYcathLLd9U=

和decrypt它，然后我们得到以下令牌：

{"session_id":"4182e173-3a24-4c10-b76c-b85a36be1173","ts_ms":1445786965574}

这与您在代码中拥有的令牌不同：

{'session_id':'abf52ca5-9d87-4061-b109-334abb7e637a','ts_ms':1445705791480}

剩下的主要问题是您使用了无效的 JSON。 JSON 中的字符串和键需要包装在 " 中，而不是 '。

这意味着加密令牌实际上应该是（使用代码中令牌的有效版本）：

D9rOP07fYgBfza5vbGsvdPe8fBUV4Sxs7wEXVDEOJjBMHl1encvt65gGIj8CiFzBsAWBDgtdSozv4jS_auBU-CgjlrJ_430LgYcathLLd9U

Answer 2

这是一个 C# 实现，它重现了与您的 Java 代码相同的结果：

class Program
{
    public static byte[] GetKey(string siteSecret)
    {
        byte[] key = Encoding.UTF8.GetBytes(siteSecret);
        return SHA1.Create().ComputeHash(key).Take(16).ToArray();
    }

    public static string EncryptAes(string input, string siteSecret)
    {
        var key = GetKey(siteSecret);
        using (var aes = AesManaged.Create())
        {
            if (aes == null) return null;

            aes.Mode = CipherMode.ECB;
            aes.Padding = PaddingMode.PKCS7;
            aes.Key = key;
            byte[] inputBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(input);

            var enc = aes.CreateEncryptor(key, new byte[16]);
            return UrlSafeBase64(enc.TransformFinalBlock(inputBytes,0,input.Length));
        }
    }

    // http://stackoverflow.com/a/26354677/162671
    public static string UrlSafeBase64(byte[] bytes)
    {
        return Convert.ToBase64String(bytes).TrimEnd('=')
            .Replace('+', '-')
            .Replace('/', '_');
    }
    static void Main(string[] args)
    {
        string siteSecret = "12345678";
        string jsonToken = "{'session_id':'abf52ca5-9d87-4061-b109-334abb7e637a','ts_ms':1445705791480}";

        Console.WriteLine(" json token: " + jsonToken);
        Console.WriteLine(" siteSecret: " + siteSecret);
        Console.WriteLine(EncryptAes(jsonToken, siteSecret));
        Console.ReadLine();
    }
}

我不知道你为什么说你从 Java 程序中得到 Irez-rWkCEqnsiRLWfol0IXQu1JPs3qL_G_9HfUViMG9u4XhffHqAyju6SRvMhFS86czHX9s1tbzd6B15r1vmY6s5S8odXT-ZE9A-y1lHns，因为我没有得到那个输出。我从 C# 版本和 Java 版本得到的输出是这样的：

Ye-fySvneVUZJXth67-Si_e8fBUV4Sxs7wEXVDEOJjBMHl1encvt65gGIj8CiFzBGp5uUgKYJZCuQ4rc964vZigjlrJ_430LgYcathLLd9U

如您所见：

• 两个版本的代码都可用here
• Live demo of the C# version。

Java 版本是从您的代码中复制/粘贴的，使用的是 guava-18.0 并使用 JDK8 x64 编译（我不是 Java 专家，所以我只是添加这些以防有什么不同）。