基于jose4j的ECDH + JWE加密/解密

Question

我正试图在Android (Java)中与JWE一起实现ECDH加密/解密。

我已经找到了jose4j和尼姆布斯·何塞库，它们的目标是完成我所需要的一切，但它似乎比我想象的更具挑战性。

如果有人熟悉，那就是3D安全2.0.

规范中的：

• SDK =本地侧
• DS =目录服务器(另一边)

接下来是规范：

• 给定: P(DS) -一个EC公钥(以PEM格式提供，可转换为PublicKey或JWK)
• 生成一个新的临时密钥对(Q(SDK)，d(SDK))
• 在直接密钥协商模式下，根据JWA (RFC7518)进行Diffie-Hellman密钥交换过程，使用曲线P-256、d(SDK)和P(DS)生成一个CEK。规范的这个版本中支持的参数值是：
  • "alg":ECDH-ES
  • "apv":DirectoryServerID
  • "epk":P(DS)，inJSONWebKey(JWK)格式{"kty":"EC"，"crv":"P-256"}
  • 所有其他参数:不存在

​

• CEK：“kty”：Oct-256位
• 生成128位随机数据作为IV
• 根据JWE (RFC7516)使用CEK和加密JSON对象。规范的这个版本中支持的参数值是：
  • "alg":dir
  • "epk":Q(SDK)为{"kty"："EC"，"crv"："P-256"}
  • “enc”：“A128CBC-HS256”或“A128GCM”
  • 所有其他参数:不存在

​

• 如果算法是A128CBC-HS256，则使用完整的CEK，或者如果算法是A128GCM，则使用CEK的最左边的128位。
• 删除临时密钥对(Q(SDK)，d(SDK))
• 将生成的JWE作为SDK加密数据提供给3DS服务器

如果有人已经实现了这个精确的规范，并可以共享代码，这将是辉煌的！

在jose4j示例中有一个使用ECDH创建JWT的示例：

C/jose4j/wiki/JWT%20 20Examples (最后一个示例，标题为“生成和使用嵌套(签名和加密) JWT")。

但这个例子并不是我所需要的。它创建一个令牌，而我需要加密文本。

从上面的规范中的“CEK：”kty:Oct-256位开始，我不知道该做什么。

下面是我使用Nimbus lib的代码(到目前为止)：

public String nimbus_encrypt(String plainJson, ECPublicKey otherPublicKey, String directoryServerId) throws JOSEException {
    JWEHeader jweHeader = new JWEHeader(
            JWEAlgorithm.ECDH_ES,
            EncryptionMethod.A128CBC_HS256,
            null,
            null,
            null,
            null,
            null,
            null,
            null,
            null,
            null,
            null,
            null,
            null,
            null,
            Base64URL.encode(directoryServerId),
            null,
            0,
            null,
            null,
            null,
            null);

    JWEObject jwe = new JWEObject(jweHeader, new Payload(plainJson));
    jwe.encrypt(new ECDHEncrypter(otherPublicKey));
    String serializedJwe = jwe.serialize();

    Log.d("[ENCRYPTION]", "nimbus_encrypt: jwe = " + jwe.getHeader());
    Log.d("[ENCRYPTION]", "nimbus_encrypt: serializedJwe = " + serializedJwe);

    return serializedJwe;
}

这是nimbus输出：

"x":"AS0GRfAOWIDONXxaPR_4IuNHcDIUJPHbACjG5L7x-nQ"，"y":"xonFn1vRASKUTdCkFTwsl16LRmSe-bAF8EO4-mh1NYw"}，：nimbus_encrypt=“RjAwMDAwMDAwMQ”，“enc”：“A128CBC-ES 256”，“alg”：“ECDH ES”} eyJlcGsiOnsia3R5IjoiRUMiLCJjcnYiOiJQLTI1NiIsIngiOiJBUzBHUmZBT1dJRE9OWHhhUFJfNEl1TkhjRElVSlBIYkFDakc1TDd4LW5RIiwieSI6InhvbkZuMXZSQVNLVVRkQ2tGVHdzbDE2TFJtU2UtYkFGOEVPNC1taDFOWXcifSwiYXB2IjoiUmpBd01EQXdNREF3TVEiLCJlbmMiOiJBMTI4Q0JDLUhTMjU2IiwiYWxnIjoiRUNESC1FUyJ9..Pi48b7uj3UilvVXKewFacg.0sx9OkHxxtZvkVm-IENRFw.bu5GvOAwcZxdxaDKWIBqwA = nimbus_encrypt: serializedJwe

下面是我使用jose4j库的代码(到目前为止，使用@的答案)：

public String jose4j_encrypt(String plainJson, PublicKey otherPublicKey, String directoryServerId) throws JoseException {
    JsonWebEncryption jwe = new JsonWebEncryption();
    jwe.setAlgorithmHeaderValue(KeyManagementAlgorithmIdentifiers.ECDH_ES);
    jwe.setEncryptionMethodHeaderParameter(ContentEncryptionAlgorithmIdentifiers.AES_128_CBC_HMAC_SHA_256);

    jwe.setHeader(HeaderParameterNames.AGREEMENT_PARTY_V_INFO, Base64Url.encodeUtf8ByteRepresentation(directoryServerId));
    jwe.setKey(otherPublicKey);
    jwe.setPayload(plainJson);

    String serializedJwe = jwe.getCompactSerialization();
    Log.d("[ENCRYPTION]", "jose4j_encrypt: jwe = " + jwe);
    Log.d("[ENCRYPTION]", "jose4j_encrypt: serializedJwe = " + serializedJwe);

    return serializedJwe;
}

这是jose4j输出：

"x":"prvyhexJXDWvPQmPA1xBjY8mkHEbrEiJ4Dr-7_5YfdQ"，"y":"fPjw8UdfzgkVTppPSN5o_wprItKLwecoia9yrWi38yo"，{“alg”：“EC ES”，"enc":"A128CBC-HS256"，"apv":"RjAwMDAwMDAwMQ"，"epk":{"kty":"EC"，jose4j_encrypt“crv”：“P-256”} eyJhbGciOiJFQ0RILUVTIiwiZW5jIjoiQTEyOENCQy1IUzI1NiIsImFwdiI6IlJqQXdNREF3TURBd01RIiwiZXBrIjp7Imt0eSI6IkVDIiwieCI6InBydnloZXhKWERXdlBRbVBBMXhCalk4bWtIRWJyRWlKNERyLTdfNVlmZFEiLCJ5IjoiZlBqdzhVZGZ6Z2tWVHBwUFNONW9fd3BySXRLTHdlY29pYTl5cldpMzh5byIsImNydiI6IlAtMjU2In19..gxWYwFQSOqLk5HAgs7acdA.mUIHBiWpWSlQaEOJ_EZGYA.eiTe-88fw-Jfuhji_W0rtg = jose4j_encrypt: serializedJwe

可以看到，最终结果中的"alg“标题是”ECDH“，而不是所需的"dir”。

如果我要实现双方的沟通，那就足够了，但是有了这个规范，这里似乎缺少了许多配置.

使用jose4j的代码更长，而且看起来更可配置，但我无法构造足够有价值的东西在这里发布。

对于我来说，缺少的主要部分是如何从上面的规范中生成CEK。

谢谢。

编辑

在上面添加了jose4j代码并添加了输出.

Answer 1

下面是一些使用jose4j的示例代码，我认为这些代码可以满足您的需要。您所指向的示例类似于JWE的明文是JWS/JWT，但它可以是任意的内容。CEK生成/派生的细节由底层的JWE功能处理。请注意，这只加密内容，不提供完整性保护或发送者身份验证。

    String encodedCert = "MIIBRjCB7KADAgECAgYBaqxRCjswDAYIKoZIzj0EAwIFADApMQswCQYDVQQGEwJDQTEMMAoGA1UE\n" +
            "ChMDbWVoMQwwCgYDVQQDEwNtZWgwHhcNMTkwNTEyMTM1MjMzWhcNMjAwNTExMTM1MjMzWjApMQsw\n" +
            "CQYDVQQGEwJDQTEMMAoGA1UEChMDbWVoMQwwCgYDVQQDEwNtZWgwWTATBgcqhkjOPQIBBggqhkjO\n" +
            "PQMBBwNCAAQH83AhYHCehKj7M5+UTNshwLFqqqJWGrJPNj9Kr7xvxtcZnyjq+AKLGMLfdk/G7yb8\n" +
            "4vIh0cJwtVs70WgIXT8xMAwGCCqGSM49BAMCBQADRwAwRAIgO0PJRzan2msHpcvcqhybzeualDea\n" +
            "/X2QGAWCYT+sNiwCIDMrfhrzUQ6uIX4vnB8AYqb85Ssl7Qcl9nYtjHb08NR8";

    X509Util x509Util = new X509Util();
    X509Certificate x509Certificate = x509Util.fromBase64Der(encodedCert);

    // the JWE object
    JsonWebEncryption jwe = new JsonWebEncryption();

    // The output of the ECDH-ES key agreement will be used as the content encryption key
    jwe.setAlgorithmHeaderValue(KeyManagementAlgorithmIdentifiers.ECDH_ES);

    // The content encryption key is used to encrypt the payload
    // with a composite AES-CBC / HMAC SHA2 encryption algorithm
    jwe.setEncryptionMethodHeaderParameter(ContentEncryptionAlgorithmIdentifiers.AES_128_CBC_HMAC_SHA_256);

    // don't think you really need this but you had ""apv":DirectoryServerID" in the question so...
    jwe.setHeader(HeaderParameterNames.AGREEMENT_PARTY_V_INFO, Base64Url.encodeUtf8ByteRepresentation("<<DirectoryServerID>>"));

    // We encrypt to the receiver using their public key
    jwe.setKey(x509Certificate.getPublicKey());

    // and maybe put x5t to help the receiver know which key to use in decryption
    jwe.setX509CertSha1ThumbprintHeaderValue(x509Certificate);

    // What is going to be encrypted
    jwe.setPayload("Your text here. It can be JSON or whatever.");

    // Produce the JWE compact serialization, which is a string consisting of five dot ('.') separated
    // base64url-encoded parts in the form Header..IV.Ciphertext.AuthenticationTag
    String serializedJwe = jwe.getCompactSerialization();

    System.out.println(serializedJwe);