java - Java AES/CBC 復号化後の初期バイト数が正しくない

Question

次の例の何が問題になっていますか?

問題は、復号化された文字列の最初の部分がナンセンスであることです。しかし、残りは大丈夫です、わかりました...

Result: `£eB6O�geS��i are you? Have a nice day.

@Test
public void testEncrypt() {
  try {
    String s = "Hello there. How are you? Have a nice day.";

    // Generate key
    KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
    kgen.init(128);
    SecretKey aesKey = kgen.generateKey();

    // Encrypt cipher
    Cipher encryptCipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
    encryptCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, aesKey);

    // Encrypt
    ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream();
    CipherOutputStream cipherOutputStream = new CipherOutputStream(outputStream, encryptCipher);
    cipherOutputStream.write(s.getBytes());
    cipherOutputStream.flush();
    cipherOutputStream.close();
    byte[] encryptedBytes = outputStream.toByteArray();

    // Decrypt cipher
    Cipher decryptCipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
    IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(aesKey.getEncoded());
    decryptCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, aesKey, ivParameterSpec);

    // Decrypt
    outputStream = new ByteArrayOutputStream();
    ByteArrayInputStream inStream = new ByteArrayInputStream(encryptedBytes);
    CipherInputStream cipherInputStream = new CipherInputStream(inStream, decryptCipher);
    byte[] buf = new byte[1024];
    int bytesRead;
    while ((bytesRead = cipherInputStream.read(buf)) >= 0) {
        outputStream.write(buf, 0, bytesRead);
    }

    System.out.println("Result: " + new String(outputStream.toByteArray()));

  } 
  catch (Exception ex) {
    ex.printStackTrace();
  }
}

score 230 · Accepted Answer

Base64 への変換、初期化ベクトル、文字セットなどの情報が不足しているため、私を含む多くの人がこの作業を行う際に多くの問題に直面しています。そこで、完全に機能するコードを作成することを考えました。

これが皆さんのお役に立てば幸いです: コンパイルするには追加の Apache Commons Codec jar が必要です。こちらから入手できます: http://commons.apache.org/proper/commons-codec/download_codec.cgi

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

import org.apache.commons.codec.binary.Base64;

public class Encryptor {
    public static String encrypt(String key, String initVector, String value) {
        try {
            IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(initVector.getBytes("UTF-8"));
            SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes("UTF-8"), "AES");

            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5PADDING");
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec, iv);

            byte[] encrypted = cipher.doFinal(value.getBytes());
            System.out.println("encrypted string: "
                    + Base64.encodeBase64String(encrypted));

            return Base64.encodeBase64String(encrypted);
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }

        return null;
    }

    public static String decrypt(String key, String initVector, String encrypted) {
        try {
            IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(initVector.getBytes("UTF-8"));
            SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes("UTF-8"), "AES");

            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5PADDING");
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec, iv);

            byte[] original = cipher.doFinal(Base64.decodeBase64(encrypted));

            return new String(original);
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }

        return null;
    }

    public static void main(String[] args) {
        String key = "Bar12345Bar12345"; // 128 bit key
        String initVector = "RandomInitVector"; // 16 bytes IV

        System.out.println(decrypt(key, initVector,
                encrypt(key, initVector, "Hello World")));
    }
}

score 38 · Accepted Answer

Apache Commons Codecここでは、のないソリューションBase64:

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

public class AdvancedEncryptionStandard
{
    private byte[] key;

    private static final String ALGORITHM = "AES";

    public AdvancedEncryptionStandard(byte[] key)
    {
        this.key = key;
    }

    /**
     * Encrypts the given plain text
     *
     * @param plainText The plain text to encrypt
     */
    public byte[] encrypt(byte[] plainText) throws Exception
    {
        SecretKeySpec secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);

        return cipher.doFinal(plainText);
    }

    /**
     * Decrypts the given byte array
     *
     * @param cipherText The data to decrypt
     */
    public byte[] decrypt(byte[] cipherText) throws Exception
    {
        SecretKeySpec secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);

        return cipher.doFinal(cipherText);
    }
}

使用例:

byte[] encryptionKey = "MZygpewJsCpRrfOr".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
byte[] plainText = "Hello world!".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
AdvancedEncryptionStandard advancedEncryptionStandard = new AdvancedEncryptionStandard(
        encryptionKey);
byte[] cipherText = advancedEncryptionStandard.encrypt(plainText);
byte[] decryptedCipherText = advancedEncryptionStandard.decrypt(cipherText);

System.out.println(new String(plainText));
System.out.println(new String(cipherText));
System.out.println(new String(decryptedCipherText));

版画:

Hello world!
դ;��LA+�ߙb*
Hello world!

score 24 · Accepted Answer

初期化ベクター (IV) を適切に処理していないように見えます。AES、IV、ブロックチェーンについて最後に読んでから長い時間が経ちましたが、あなたの行は

IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(aesKey.getEncoded());

大丈夫ではないようです。AES の場合、初期化ベクトルを暗号インスタンスの「初期状態」と考えることができます。この状態は、キーからではなく、暗号化暗号の実際の計算から取得できる情報です。(キーから IV を抽出できたとしても、キーは init フェーズで暗号インスタンスに既に与えられているため、それは役に立たないと主張することができます)。

したがって、暗号化の最後に暗号インスタンスから IV を byte[] として取得する必要があります。

  cipherOutputStream.close();
  byte[] iv = encryptCipher.getIV();

この byte[]Cipherで inを初期化する必要があります。DECRYPT_MODE

  IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(iv);

その後、復号化は問題ないはずです。お役に立てれば。

score 19 · Accepted Answer

復号化に使用する IV が正しくありません。このコードを置き換えます

//Decrypt cipher
Cipher decryptCipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(aesKey.getEncoded());
decryptCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, aesKey, ivParameterSpec);

このコードで

//Decrypt cipher
Cipher decryptCipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(encryptCipher.getIV());
decryptCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, aesKey, ivParameterSpec);

そして、それはあなたの問題を解決するはずです。

以下に、Java での単純な AES クラスの例を示します。このクラスを本番環境で使用することはお勧めしません。アプリケーションの特定のニーズのすべてを考慮していない可能性があるためです。

import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.InvalidAlgorithmParameterException;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;
import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.util.Base64;

public class AES 
{
    public static byte[] encrypt(final byte[] keyBytes, final byte[] ivBytes, final byte[] messageBytes) throws InvalidKeyException, InvalidAlgorithmParameterException
    {       
        return AES.transform(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyBytes, ivBytes, messageBytes);
    }

    public static byte[] decrypt(final byte[] keyBytes, final byte[] ivBytes, final byte[] messageBytes) throws InvalidKeyException, InvalidAlgorithmParameterException
    {       
        return AES.transform(Cipher.DECRYPT_MODE, keyBytes, ivBytes, messageBytes);
    }

    private static byte[] transform(final int mode, final byte[] keyBytes, final byte[] ivBytes, final byte[] messageBytes) throws InvalidKeyException, InvalidAlgorithmParameterException
    {
        final SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(keyBytes, "AES");
        final IvParameterSpec ivSpec = new IvParameterSpec(ivBytes);
        byte[] transformedBytes = null;

        try
        {
            final Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CTR/NoPadding");

            cipher.init(mode, keySpec, ivSpec);

            transformedBytes = cipher.doFinal(messageBytes);
        }        
        catch (NoSuchAlgorithmException | NoSuchPaddingException | IllegalBlockSizeException | BadPaddingException e) 
        {
            e.printStackTrace();
        }
        return transformedBytes;
    }

    public static void main(final String[] args) throws InvalidKeyException, InvalidAlgorithmParameterException
    {
        //Retrieved from a protected local file.
        //Do not hard-code and do not version control.
        final String base64Key = "ABEiM0RVZneImaq7zN3u/w==";

        //Retrieved from a protected database.
        //Do not hard-code and do not version control.
        final String shadowEntry = "AAECAwQFBgcICQoLDA0ODw==:ZtrkahwcMzTu7e/WuJ3AZmF09DE=";

        //Extract the iv and the ciphertext from the shadow entry.
        final String[] shadowData = shadowEntry.split(":");        
        final String base64Iv = shadowData[0];
        final String base64Ciphertext = shadowData[1];

        //Convert to raw bytes.
        final byte[] keyBytes = Base64.getDecoder().decode(base64Key);
        final byte[] ivBytes = Base64.getDecoder().decode(base64Iv);
        final byte[] encryptedBytes = Base64.getDecoder().decode(base64Ciphertext);

        //Decrypt data and do something with it.
        final byte[] decryptedBytes = AES.decrypt(keyBytes, ivBytes, encryptedBytes);

        //Use non-blocking SecureRandom implementation for the new IV.
        final SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();

        //Generate a new IV.
        secureRandom.nextBytes(ivBytes);

        //At this point instead of printing to the screen, 
        //one should replace the old shadow entry with the new one.
        System.out.println("Old Shadow Entry      = " + shadowEntry);
        System.out.println("Decrytped Shadow Data = " + new String(decryptedBytes, StandardCharsets.UTF_8));
        System.out.println("New Shadow Entry      = " + Base64.getEncoder().encodeToString(ivBytes) + ":" + Base64.getEncoder().encodeToString(AES.encrypt(keyBytes, ivBytes, decryptedBytes)));
    }
}

AES はエンコーディングとは何の関係もないことに注意してください。そのため、サードパーティのライブラリを必要とせずに AES を個別に処理することにしました。

java - Java AES/CBC 復号化後の初期バイト数が正しくない

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