【问题标题】:FFI Encryption/Decryption with LuaJit使用 LuaJit 进行 FFI 加密/解密
【发布时间】:2016-06-04 03:10:41
【问题描述】:

我正在尝试在 LuaJIT 中通过 FFI 使用 OpenSSL 进行加密和解密 - 我尝试了很多不同的变体,但运气不佳。我的代码似乎一直返回空字符串。

我正在尝试遵循 OpenSSL 文档中描述的模式:https://www.openssl.org/docs/manmaster/crypto/EVP_PKEY_decrypt.html

    local ffi = require "ffi"
    ffi.cdef[[
      EVP_PKEY_CTX *EVP_PKEY_CTX_new(EVP_PKEY *pkey, ENGINE *e);
      void *malloc(size_t size);
      void free(void *ptr);

      int EVP_PKEY_encrypt_init(EVP_PKEY_CTX *ctx);
      int EVP_PKEY_encrypt(EVP_PKEY_CTX *ctx, unsigned char *out, size_t *outlen, const unsigned char *in, size_t inlen);

      int EVP_PKEY_decrypt_init(EVP_PKEY_CTX *ctx);
      int EVP_PKEY_decrypt(EVP_PKEY_CTX *ctx, unsigned char *out, size_t *outlen, const unsigned char *in, size_t inlen);
    ]]

    local s = "hello world"
    local s_len = #s
    local out_len1 = ffi.new("size_t[1]")

    local ctx = ffi.C.EVP_PKEY_CTX_new(gen_key, nil)
    if not ctx then
      return nil
    end

    if ffi.C.EVP_PKEY_encrypt_init(ctx) == 0 then
      return nil
    end

    if ffi.C.EVP_PKEY_encrypt(ctx, nil, out_len1, s, s_len) == 0 then
      return nil
    end

    local buf = ffi.new("unsigned char[?]", out_len1[0])

    if ffi.C.EVP_PKEY_encrypt(ctx, buf, out_len1, s, s_len) == 0 then
      return nil
    end

    local s = ffi.string(buf, out_len1[0])
    local s_len = #s
    local out_len2 = ffi.new("size_t[1]")

    if ffi.C.EVP_PKEY_decrypt_init(ctx) == 0 then
      return nil
    end

    if ffi.C.EVP_PKEY_decrypt(ctx, nil, out_len2, s, s_len) == 0 then
      return nil
    end

    local buf = ffi.new("unsigned char[?]", out_len2[0])
    if ffi.C.EVP_PKEY_decrypt(ctx, buf, out_len2, s, s_len) == 0 then
      return nil
    end

    return ffi.string(buf, out_len2[0])

【问题讨论】:

  • 我应该补充一点,gen_key 是从 EVP 证书派生的,并且已知在这种情况下可以很好地工作
  • 第一次调用 EVP_PKEY_encrypt() 看起来像确定缓冲区长度。然后您应该使用提供的缓冲区再次调用它。见openssl.org/docs/manmaster/crypto/EVP_PKEY_encrypt.html
  • 很好的观察 - 我做到了,现在加密部分可以工作了,但是解密部分在为解密过程执行相同的两步过程时会杀死 LUA
  • 您不需要两次创建上下文,重复使用已存在并遵循相同的解密过程。确定所需的缓冲区 len,分配它并使用新缓冲区调用第二次解密。
  • 提供更新的代码

标签: encryption lua openssl ffi luajit


【解决方案1】:

我认为您的代码缺少某些类型的声明,例如EVP_PKEY_CTXEVP_PKEY 等。您还需要添加这些数据类型的定义。基本上,ffi.cdef 定义了将通过 FFI 使用的所有函数名称,因此 LuaJIT 可以解析它们。

另一方面,对这些函数的调用应该通过实际实现这些函数的库进行,例如 OpenSSL,而不是 ffi.C。 C 命名空间用于访问libc 以及其他C 库,例如libmlibdl。示例:

local ffi = require("ffi")
local ssl = ffi.load("ssl")

ffi.cdef[[
struct evp_pkey_ctx_st {

};
typedef struct evp_pkey_ctx_st EVP_PKEY_CTX;

struct evp_pkey_st {

};
typedef struct evp_pkey_st EVP_PKEY;

EVP_PKEY_CTX *EVP_PKEY_CTX_new(EVP_PKEY *key, void *b);
]]

local ctx = ssl.EVP_PKEY_CTX_new(gen_key, nil)
if ctx then 
   print("ctx created") 
else
   return nil
end

【讨论】:

  • 据我了解,ffi.C 是您与动态对象(即 OpenSSL 库本身)交互的方式。另外,为什么要重新定义结构?
  • ffi.C 是用于与默认库集(libc、libm、libdl)交互的命名空间。对于任何其他附加库,都需要加载它。关于定义结构,有必要定义将通过 FFI 使用的任何函数或数据结构。 LuaJIT 文档中的 FFI 教程有一个 zlib 示例 luajit.org/ext_ffi_tutorial.html
【解决方案2】:

回答我自己的问题。

我的原始代码没有严格遵循 OpenSSL 的 C 实现示例,因为它只获得了加密数据的长度。它也从未使用任何填充,它重用变量并且没有拆分为方法,并且故意缺少一些依赖项以隐藏一些实现细节。

以下代码现在可以工作(独立)并且结构更好,但它故意不进行错误检查,并且还会处理超过 (KeyLength - 42) 的内容。

为了提供一些上下文,此代码需要 PEM 格式的证书和密钥:

local ffi = require "ffi"
local ssl = ffi.load "ssl"

ffi.cdef[[
  typedef struct bio_st BIO;
  typedef struct bio_method_st BIO_METHOD;
  BIO *BIO_new(BIO_METHOD *type);
  BIO *BIO_new_mem_buf(void *buf, int len);
  typedef struct evp_pkey_ctx_st EVP_PKEY_CTX;
  typedef struct evp_pkey_st EVP_PKEY;
  typedef struct engine_st ENGINE;
  EVP_PKEY *EVP_PKEY_new(void);
  void EVP_PKEY_free(EVP_PKEY *key);
  typedef struct rsa_st RSA;
  typedef int pem_password_cb(char *buf, int size, int rwflag, void *userdata);
  RSA * PEM_read_bio_RSAPrivateKey(BIO *bp, RSA **rsa, pem_password_cb *cb, void *u);
  int EVP_PKEY_set1_RSA(EVP_PKEY *pkey,RSA *key);
  EVP_PKEY_CTX *EVP_PKEY_CTX_new(EVP_PKEY *pkey, ENGINE *e);
  int EVP_PKEY_CTX_ctrl(EVP_PKEY_CTX *ctx, int keytype, int optype, int cmd, int p1, void *p2);
  typedef struct x509_st X509;
  X509 *PEM_read_bio_X509(BIO *bp, X509 **x, pem_password_cb *cb, void *u);
  EVP_PKEY * X509_get_pubkey(X509 *x);
  void X509_free(X509 *a);
  int EVP_PKEY_encrypt_init(EVP_PKEY_CTX *ctx);
  int EVP_PKEY_encrypt(EVP_PKEY_CTX *ctx, unsigned char *out, size_t *outlen, const unsigned char *in, size_t inlen);
  int EVP_PKEY_decrypt_init(EVP_PKEY_CTX *ctx);
  int EVP_PKEY_decrypt(EVP_PKEY_CTX *ctx, unsigned char *out, size_t *outlen, const unsigned char *in, size_t inlen);
]]

function encrypt(publicPEM, body)
  local bioIn = ffi.new("unsigned char[?]", #publicPEM)
  ffi.copy(bioIn, publicPEM, #publicPEM)
  local bio = ffi.C.BIO_new_mem_buf(bioIn, -1)
  local x509 = ffi.C.PEM_read_bio_X509(bio, nil, nil, nil)
  ffi.gc(x509, ffi.C.X509_free)
  local pKey = ffi.C.X509_get_pubkey(x509)
  local ctx = ffi.C.EVP_PKEY_CTX_new(pKey, nil)
  ffi.C.EVP_PKEY_encrypt_init(ctx)

  -- Adds OEAP padding
  ffi.C.EVP_PKEY_CTX_ctrl(ctx, 6, -1, 4097, 4, null)

  -- Get the length
  local outputLength = ffi.new("size_t[1]")
  ffi.C.EVP_PKEY_encrypt(ctx, nil, outputLength, body, #body)

  -- Encrypt into outputBuffer
  local outputBuffer = ffi.new("unsigned char[?]", outputLength[0])
  ffi.C.EVP_PKEY_encrypt(ctx, outputBuffer, outputLength, body, #body)

  -- Turn it into a string
  return ffi.string(outputBuffer, outputLength[0])
end

function decrypt(privatePEM, body)
  local bioIn = ffi.new("unsigned char[?]", #privatePEM)
  ffi.copy(bioIn, privatePEM, #privatePEM)
  local bio = ffi.C.BIO_new_mem_buf(bioIn, -1)
  if not bio then
    return nil
  end
  local rsa = ffi.C.PEM_read_bio_RSAPrivateKey(bio, nil, nil, nil)
  local pKey = ffi.C.EVP_PKEY_new()

  ffi.C.EVP_PKEY_set1_RSA(pKey, rsa)
  ctx = ffi.C.EVP_PKEY_CTX_new(pKey, nil)
  ffi.C.EVP_PKEY_decrypt_init(ctx)

  -- Adds OEAP padding
  ffi.C.EVP_PKEY_CTX_ctrl(ctx, 6, -1, 4097, 4, null)

  -- Get the length
  local outputLength = ffi.new("size_t[1]")
  ffi.C.EVP_PKEY_decrypt(ctx, nil, outputLength, body, #body)

  -- Decrypt into outputBuffer
  local outputBuffer = ffi.new("unsigned char[?]", outputLength[0])
  ffi.C.EVP_PKEY_decrypt(ctx, outputBuffer, outputLength, body, #body)

  -- Turn it into a string
  return ffi.string(outputBuffer, outputLength[0])
end

io.write("Result: "..tostring(decrypt([[-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----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-----END RSA PRIVATE KEY-----
]], encrypt([[-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIICYTCCAcoCCQCT+Ubn23B63TANBgkqhkiG9w0BAQUFADB1MQswCQYDVQQGEwJV
UzETMBEGA1UECBMKQ2FsaWZvcm5pYTEWMBQGA1UEBxMNU2FuIEZyYW5jaXNjbzEN
MAsGA1UEChMES29uZzEWMBQGA1UECxMNSVQgRGVwYXJ0bWVudDESMBAGA1UEAxMJ
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Y2lzY28xDTALBgNVBAoTBEtvbmcxFjAUBgNVBAsTDUlUIERlcGFydG1lbnQxEjAQ
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-----END CERTIFICATE-----
]], "hello world"))).."\n")

【讨论】:

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