由于 CTR 模式下的 AES 非常适合随机访问，假设我在 AES-CTR 模式下使用 CipherOutputStream 创建了一个数据源。下面的库（不是我的）使用RandomAccessFile 允许查找文件中的特定字节偏移量。
我最初的想法是使用CipherInputStream 和使用正确参数初始化的Cipher，但the API for that 不进行搜索并且声明不支持mark 和reset。
我是否错过了可以为我执行此操作的 API 的一部分，我是否应该查看 CTR 的 IV/块计数器的配置并使用自定义输入流重新创建它（这听起来像猎枪瞄准 @ 987654328@ 给我）还是采取我错过的其他方法？
【问题讨论】：
标签： java encryption aes random-access
我最终查明了 IV 在 CTR 模式下是如何更新的。事实证明，它为它处理的每个 AES 块做一个简单的 +1。我按照以下思路实现了阅读。
给定一个实现read-like 方法的类，该方法将读取加密字节序列中的下一个字节，并且需要支持在该序列中查找和以下变量：
BLOCK_SIZE：固定为 16（128 位，AES 块大小）；cipher：javax.crypto.Cipher的一个实例，初始化处理AES；delegate：一个java.io.InputStream，它封装了一个允许随机访问的加密资源；input: javax.crypto.CipherInputStream 我们将提供读取服务（流将负责解密）。seek 方法是这样实现的：
void seek(long pos) {
// calculate the block number that contains the byte we need to seek to
long block = pos / BLOCK_SIZE;
// allocate a 16-byte buffer
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(BLOCK_SIZE);
// fill the first 12 bytes with the original IV (the iv minus the actual counter value)
buffer.put(cipher.getIV(), 0, BLOCK_SIZE - 4);
// set the counter of the IV to the calculated block index + 1 (counter starts at 1)
buffer.putInt(block + 1);
IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(buffer.array());
// re-init the Cipher instance with the new IV
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, iv);
// seek the delegate wrapper (like seek() in a RandomAccessFile and
// recreate the delegate stream to read from the new location)
// recreate the input stream we're serving reads from
input = new CipherInputStream(delegate, cipher);
// next read will be at the block boundary, need to skip some bytes to arrive at pos
int toSkip = (int) (pos % BLOCK_SIZE);
byte[] garbage = new byte[toSkip];
// read bytes into a garbage array for as long as we need (should be max BLOCK_SIZE
// bytes
int skipped = input.read(garbage, 0, toSkip);
while (skipped < toSkip) {
skipped += input.read(garbage, 0, toSkip - skipped);
}
// at this point, the CipherStream is positioned at pos, next read will serve the
// plain byte at pos
}
注意这里省略了寻找委托资源，因为这取决于委托InputStream下面的内容。另请注意，初始 IV 需要从计数器 1（最后 4 个字节）开始。
单元测试表明这种方法是有效的（性能基准测试将在未来的某个时间进行:)）。
【讨论】：
nonce || CTR 值重用相同的密钥，这对安全性来说是灾难性的。您应该在此之前重新输入密钥。
字节[] ivBytes = 新字节[16]; Arrays.fill(ivBytes, (byte)-1); IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(ivBytes); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, iv); cipher.update（新字节[16]）；字节[] o2 = cipher.update(新字节[16]); Arrays.fill(ivBytes, (byte)0); iv = new IvParameterSpec(ivBytes); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, iv);字节[] o3 = cipher.update(新字节[16]);断言.assertArrayEquals(o2, o3);
[0 .. 2^128 - 1] 中的起始值如何，您都将在 2^128 步之后重新使用它。