AES PKCS7填充

Question

我刚开始学习Bouncy Castle for AES加密/解密。我使用的是256位密钥的AES/CBC/PKCS7PADDING。

BC可以成功地加密和解密文本，但是在解密之后，我注意到总是有一些null (0x00)填充，因此我的散列比较失败。例如，假设原始输入字符串为“1234567890”，则解密后的字节数组始终为：

{0x49,0x50,0x51,0x52,0x53,0x54,0x55,0x56,0x57,0x48,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}

为什么填充不是0x06,0x06,0x06,0x06,0x06,0x06？有没有办法在加密后确定填充长度(可能是0)，这样在加密之前我就可以得到完全相同的字符串？

Answer 1

当您指定PKCS7时，BC将在加密前将填充添加到数据中，并在解密时再次删除它。带有AES块大小的PKCS7将始终添加至少1字节的填充，并将添加足够的数据以使输入成为块大小的倍数。当解密填充时，验证是正确的，并且在PKCS7的情况下，还用作最后解密数据块中有多少是填充的指示符，以及有多少是真实数据。

如果您尝试在解密步骤中不指定PKCS7的情况下解密加密和填充的数据，则填充仍将存在于解密的数据中。

编辑：

为了说明我的观点..下面是一些使用AES/CBC/PKCS7，加密"1234567890“的Java代码，然后在使用和不使用PKCS7填充的情况下再次解密：

public class BCTest {
    public static void doTest() throws Exception {
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());

        byte[] clearData = "1234567890".getBytes();
        SecretKey secretKey = new SecretKeySpec("0123456789ABCDEF".getBytes(), "AES");
        AlgorithmParameterSpec IVspec = new IvParameterSpec("0123456789ABCDEF".getBytes());

        // encrypt with PKCS7 padding
        Cipher encrypterWithPad = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS7PADDING", "BC");
        encrypterWithPad.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, IVspec);
        byte[] encryptedData = encrypterWithPad.doFinal(clearData);
        System.out.println("Encryped data (" + encryptedData.length + " bytes): \t" + toHexString(encryptedData));

        // decrypt with PKCS7 pad
        Cipher decrypterWithPad = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS7PADDING", "BC");
        decrypterWithPad.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, IVspec);
        byte[] buffer1 = new byte[encryptedData.length]; 
        int decryptLen1 = decrypterWithPad.doFinal(encryptedData, 0, encryptedData.length, buffer1); 
        System.out.println("Decrypted with Pad (" + decryptLen1 + " bytes):  \t" + toHexString(buffer1));

        // decrypt without PKCS7 pad
        Cipher decrypterWithoutPad = Cipher.getInstance("AES/CBC/NOPADDING", "BC");
        decrypterWithoutPad.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, IVspec);
        byte[] buffer2 = new byte[encryptedData.length]; 
        int decryptLen2 = decrypterWithoutPad.doFinal(encryptedData, 0, encryptedData.length, buffer2); 
        System.out.println("Decrypted without Pad (" + decryptLen2 + " bytes):\t" + toHexString(buffer2));
    }

    private static String toHexString(byte[] bytes) {
        return javax.xml.bind.DatatypeConverter.printHexBinary(bytes);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        BCTest.doTest(); 
    }
}

输出：

Encryped data (16 bytes):           602CAE14358D0AC5C96E2D46D17E58E3
Decrypted with Pad (10 bytes):      31323334353637383930000000000000
Decrypted without Pad (16 bytes):   31323334353637383930060606060606

当使用padding选项进行解密时，输出中的填充已被剥离-并且密码指示解密数据为10字节-缓冲区的其余部分被0填充。如果不使用padding选项进行解密，则会导致padding现在成为解密数据的一部分。

Edit2:

现在看到原始代码，证实了我的预感。方法GetOutputSize不返回解密字符串的输出大小，而只返回输出缓冲区中所需的最大空间。该方法在BC代码中包含以下文档：

/**
* return the size of the output buffer required for an update plus a
* doFinal with an input of len bytes.
*
* @param len the length of the input.
* @return the space required to accommodate a call to update and doFinal
* with len bytes of input.
*/

DoFinal返回放入缓冲区的解密数据的实际长度。

所以在

byte[] plainTextBuffer = new byte[cipher.GetOutputSize(data.Length - IV_LENGTH)];
int length = cipher.DoFinal(data, iv.Length, data.Length - iv.Length, plainTextBuffer, 0);

plainTextBuffer将略大于实际解密的数据-数据的实际长度将以length为单位。

Answer 2

我使用的是bouncycastle的c#。在我看来，这可能是bouncycastle的一个错误，或者至少bouncycastle的c#实现并不完全遵循pkcs7规范。

我的解决方案是去掉未包含在DoFinal返回长度中的尾部字节。仍然不太确定为什么会有0x00的填充，正如所说的根本不应该存在。

下面是代码。我使用AES/CBC/PKCS7PADDING进行加密和解密。

加密->

        ICipherParameters keyParams = ParameterUtilities.CreateKeyParameter("AES", keyByte);
        ICipherParameters aesIVKeyParam = new ParametersWithIV(keyParams, StringToByteArray(IV_STRING));
        byte[] iv = ((ParametersWithIV) aesIVKeyParam).GetIV();

        IBufferedCipher cipher = CipherUtilities.GetCipher("AES/CBC/PKCS7PADDING");
        cipher.Init(true, aesIVKeyParam);

        byte[] cipherText = new byte[iv.Length + cipher.GetOutputSize(data.Length)];
        Array.Copy(iv, 0, cipherText, 0, iv.Length);
        int length = cipher.DoFinal(data, 0, data.Length, cipherText, iv.Length);

解密->

        ICipherParameters keyParams = ParameterUtilities.CreateKeyParameter("AES", keyByte);
        byte[] iv = new byte[IV_LENGTH];
        Array.Copy(data, 0, iv, 0, IV_LENGTH);
        ICipherParameters aesIVKeyParam = new ParametersWithIV(keyParams, iv);

        IBufferedCipher cipher = CipherUtilities.GetCipher("AES/CBC/PKCS7PADDING");
        cipher.Init(false, aesIVKeyParam);

        byte[] plainTextBuffer = new byte[cipher.GetOutputSize(data.Length - IV_LENGTH)];
        int length = cipher.DoFinal(data, iv.Length, data.Length - iv.Length, plainTextBuffer, 0);