使用预定义密钥的 AES 128 实现

Question

我正在尝试在 Android 上实现 AES128 算法，并且我参考了此链接以了解基本的 AES 实现 (http://java.sun.com/developer/technicalArticles/Security/AES/AES_v1.html)。

问题是，对于我的项目，密钥是预定义的，它是 36 字节，而不是 16/24/32 字节。所以我总是遇到“密钥长度不是 128/194/256 位”异常。我尝试了来自 iphone sdk 的解决方案（请参阅此链接：The iOS encryption framework），即使我传递了 36 字节的预定义密钥，它也能正常工作。由于我找不到 Apple 发布的 BlockCipher.c/CommonCryptor.c 的实现细节，谁能帮我弄清楚他们是如何从 36 字节中选择 16 字节的？

谢谢。

-----------------------9 月 13 日更新--------- -------------------------- 为了避免混淆，我提供了一些示例和我的进度。我更改了一些机密数据，但长度和格式保持不变。为了节省时间，我只透露核心功能。代码没有 cmets，因为我认为代码已经足够自我解释了。

iOS 示例：

NSString * _key = @"some 36 byte key";
StringEncryption *crypto = [[[StringEncryption alloc] init] autorelease]; 
NSData *_inputData = [inputString dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding]; 
CCOptions padding = kCCOptionPKCS7Padding;
NSData *encryptedData = [crypto encrypt:_inputData key:[_key dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding] padding:&padding];
NSString *encryptedString = [encryptedData base64EncodingWithLineLength:0];
return encryptedString;

[crypto encrypt] 实现与我上面提到的链接完全相同。它以加密模式调用 doCipher。核心函数包括 CCCryptorCreate、CCCryptorUpdate 和 CCCryptorFinal，它们来自 . CCCryptorCreate 处理密钥长度。它传递原始密钥字节，并传递一个整数 16 (kCCKeySizeAES128) 作为密钥大小并执行此操作。调用层次结构类似于 CCCryptorCreate/CommonCryptor.c => ccBlockCipherCallouts->CCBlockCipherInit/BlockCipher.c => ccAlgInfo->setkey/BlockCipher.c 。 setkey 实际上是一个指向函数的指针，对于 AES 它指向 aes_cc_set_key。而且我找不到 aes_cc_set_key 实现，在这里迷路了。

----------------------------------------9 月 13 日更新 ---- ------------------------- 我更改了iOS示例代码中的_key，手动将前16个字节作为新密钥，其他部分保持不变，并且可以正常工作！！！至此，我解决了密钥长度问题。

但是对于一些长的纯文本，例如 30 或 40 字节，Android 版本的输出与 iOS 版本不同。我的java实现如下：

String key = "some 16 byte key";
byte[] keyBytes = key.getBytes("UTF-8");
byte[] plainBytes = plainText.getBytes("UTF-8");
SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(keyBytes, "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec);
byte[] encrypted = cipher.doFinal(plainBytes);
String result = Base64.encodeBytes(encrypted);
return result;

Base64 来自 org.apache.commons.codec.binary.Base64。问题是什么？或者关于可以做同样事情的 c/c++ 库的任何提示？我也可以将它导入到android中。

Answer 1

剩下的区别（假设您只使用了密钥的前 16 个字节）是密码流模式。 iOS 代码使用初始化设置为全零的 CBC 模式。然而，Android 代码使用 ECB。

所以正确的 Java/Android 代码是：

// convert key to bytes
byte[] keyBytes = key.getBytes("UTF-8");
// Use the first 16 bytes (or even less if key is shorter)
byte[] keyBytes16 = new byte[16];
System.arraycopy(keyBytes, 0, keyBytes16, 0, Math.min(keyBytes.length, 16));

// convert plain text to bytes
byte[] plainBytes = plainText.getBytes("UTF-8");

// setup cipher
SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(keyBytes16, "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
byte[] iv = new byte[16]; // initialization vector with all 0
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec, new IvParameterSpec(iv));

// encrypt
byte[] encrypted = cipher.doFinal(plainBytes);

我用大约 100 字节的数据对其进行了测试，在 iOS 和 Java 上得到了完全相同的结果。

Answer 2

没有 36 字节（288 位）的 AES 密钥。 AES 256 将使用 32 字节的密钥，所以也许这就是你所拥有的，还有一些额外的标题/尾随字节。你从哪里弄来这把钥匙的？格式是什么？ Apple 实现可能会丢弃不需要的字节，或者它已经知道您正在使用的特殊格式。

Answer 3

这 36 个字节实际上是密码吗？如果是这样，那么所使用的密钥很可能是 SHA-256（密码）或 SHA-512（密码）。

预计到达时间：
重新更新。我注意到您的代码正在使用 ECB 模式。那是不安全的。很可能 Apple 正在使用 CBC 模式，因此您难以解密更长（超过 16 个字节）的消息。尝试将模式更改为 CBC，并使用多 16 个字节的神秘输入作为 IV。快速查看CommonCryptor.c 的 Apple 代码，它们似乎在使用 PKCS7 填充，因此您也应该使用它。

Answer 4

如果您想应用 base64 编码通过网络传输，这是正确的代码：

public String encryptString(String string, String key)
{
    byte[] aesData;
    String base64="";

    try 
    {
        aesData = encrypt(key, string.getBytes("UTF8"));
        base64 = Base64.encodeToString(aesData, Base64.DEFAULT);
    } 
    catch (Exception e) 
    {
        e.printStackTrace();
    }       

    return base64;
}

public String decryptString(String string, String key)
{
    byte[] debase64 = null;
    String result="";

    try 
    {
        debase64=Base64.decode(string, Base64.DEFAULT);
        byte[] aesDecrypted = decrypt(key, debase64);;

        result = new String(aesDecrypted, "UTF8");
    } 
    catch (Exception e) 
    {
        e.printStackTrace();
    }       

    return result;
}

private byte[] decrypt(String k, byte[] plainBytes) throws Exception 
{
    // convert key to bytes
    byte[] keyBytes = k.getBytes("UTF-8");
    // Use the first 16 bytes (or even less if key is shorter)
    byte[] keyBytes16 = new byte[16];
    System.arraycopy(keyBytes, 0, keyBytes16, 0, Math.min(keyBytes.length, 16));

    // setup cipher
    SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(keyBytes16, "AES");
    Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
    byte[] iv = new byte[16]; // initialization vector with all 0
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec, new IvParameterSpec(iv));

    // encrypt
    byte[] encrypted = cipher.doFinal(plainBytes);

    return encrypted;
}

private byte[] encrypt(String k, byte[] plainBytes) throws Exception 
{
    // convert key to bytes
    byte[] keyBytes = k.getBytes("UTF-8");
    // Use the first 16 bytes (or even less if key is shorter)
    byte[] keyBytes16 = new byte[16];
    System.arraycopy(keyBytes, 0, keyBytes16, 0, Math.min(keyBytes.length, 16));

    // setup cipher
    SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(keyBytes16, "AES");
    Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
    byte[] iv = new byte[16]; // initialization vector with all 0
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec, new IvParameterSpec(iv));

    // encrypt
    byte[] encrypted = cipher.doFinal(plainBytes);

    return encrypted;
}