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ユース ケース 1 (作業ベースライン):

ユースケース 1 は簡単で、実装されているか、機能しています。

  1. Java では、一挙にストリームをディスクに書き込みます。
  2. ディスク上のコンテンツが暗号化されるように、出力ストリームを対称暗号でラップします。
  3. 後で、ディスクから読み取ります。入力ストリームから取得されたコンテンツが平文で元のものと一致するように、入力ストリームを同じ対称暗号で一挙にラップします。

ユースケース 2 (適切なソリューションが決定されていない):

  1. Java では、ストリームをディスクに書き込みます。
  2. 後続のバイト (「チャンク」) をファイルに追加できるようにします。
  3. ディスク上のコンテンツが暗号化されるように、出力ストリームを対称暗号でラップします。
  4. すべてのチャンクが同じ方法で暗号化されるように、同じ暗号を使用します。
  5. 後で、ディスクから読み取ります。入力ストリームから取得されたコンテンツが平文で元のものと一致するように、入力ストリームを同じ対称暗号で一挙にラップします。

問題文：

「abc」を暗号化および復号化しても、「a」、「b」、および「c」を個別に暗号化および復号化した場合と同じ結果は得られないため、ユース ケース 2 で説明した「チャンク」ファイルは正常に復号化されません。

// e.g.
decrypt(encrypt("abc")) != decrypt(encrypt("a") + encrypt("b") + encrypt("c"))

実際の質問:

...問題は、(a) 暗号化されたチャンクの事前知識がなくても、一度に 1 つのチャンクを暗号化できる Java 暗号ストリームをどのように構成し、(b)単一の入力ストリーム暗号ラッパー (ファイルが追加されたインデックスの知識は必要ありません)...

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2 に答える 2

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問題の説明とは少し異なりますが（単一のストリームではありません）、特定の問題に十分近い解決策を見つけました（この投稿から盗みました）。

public static void appendAES(File file, byte[] data, byte[] key) throws IOException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, InvalidAlgorithmParameterException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
    RandomAccessFile rfile = new RandomAccessFile(file,"rw");
    byte[] iv = new byte[16];
    byte[] lastBlock = null;
    if (rfile.length() % 16L != 0L) {
        throw new IllegalArgumentException("Invalid file length (not a multiple of block size)");
    } else if (rfile.length() == 16) {
        throw new IllegalArgumentException("Invalid file length (need 2 blocks for iv and data)");
    } else if (rfile.length() == 0L) { 
        // new file: start by appending an IV
        new SecureRandom().nextBytes(iv);
        rfile.write(iv);
        // we have our iv, and there's no prior data to reencrypt
    } else { 
        // file length is at least 2 blocks
        rfile.seek(rfile.length()-32); // second to last block
        rfile.read(iv); // get iv
        byte[] lastBlockEnc = new byte[16]; 
            // last block
            // it's padded, so we'll decrypt it and 
            // save it for the beginning of our data
        rfile.read(lastBlockEnc);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, new SecretKeySpec(key,"AES"), new IvParameterSpec(iv));
        lastBlock = cipher.doFinal(lastBlockEnc);
        rfile.seek(rfile.length()-16); 
            // position ourselves to overwrite the last block
    } 
    Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, new SecretKeySpec(key,"AES"), new IvParameterSpec(iv));
    byte[] out;
    if (lastBlock != null) { // lastBlock is null if we're starting a new file
        out = cipher.update(lastBlock);
        if (out != null) rfile.write(out);
    }
    out = cipher.doFinal(data);
    rfile.write(out);
    rfile.close();
}

public static void decryptAES(File file, OutputStream out, byte[] key) throws IOException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, InvalidAlgorithmParameterException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
    // nothing special here, decrypt as usual
    FileInputStream fin = new FileInputStream(file);
    byte[] iv = new byte[16];
    if (fin.read(iv) < 16) {
        throw new IllegalArgumentException("Invalid file length (needs a full block for iv)");
    };
    Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, new SecretKeySpec(key,"AES"), new IvParameterSpec(iv));
    byte[] buff = new byte[1<<13]; //8kiB
    while (true) {
        int count = fin.read(buff);
        if (count == buff.length) {
            out.write(cipher.update(buff));
        } else {
            out.write(cipher.doFinal(buff,0,count));
            break;
        }
    }
    fin.close();
}

public static void main(String[] args) throws Exception {

    // prep the new encrypted output file reference
    File encryptedFileSpec = File.createTempFile("chunked_aes_encrypted.", ".test");

    // prep the new decrypted output file reference
    File decryptedFileSpec = File.createTempFile("chunked_aes_decrypted.", ".test");

    // generate a key spec 
    byte[] keySpec = new byte[]{0,12,2,8,4,5,6,7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15};

    // for debug/test purposes only, keep track of what's written 
    StringBuilder plainTextLog = new StringBuilder();

    // perform chunked output
    for (int i = 0; i<1000; i++) {

        // generate random text of variable length
        StringBuilder text = new StringBuilder();
        Random rand = new Random();
        int  n = rand.nextInt(5) + 1;
        for (int j = 0; j < n; j++) {
            text.append(UUID.randomUUID().toString()); // append random string
        }

        // record it for later comparison
        plainTextLog.append(text.toString());

        // write it out
        byte[] b = text.toString().getBytes("UTF-8");
        appendAES(encryptedFileSpec, b, keySpec);
    }

    System.out.println("Encrypted " + encryptedFileSpec.getAbsolutePath());

    // decrypt
    decryptAES(encryptedFileSpec, new FileOutputStream(decryptedFileSpec), keySpec);
    System.out.println("Decrypted " + decryptedFileSpec.getAbsolutePath());

    // compare expected output to actual
    MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
    byte[] expectedDigest = md.digest(plainTextLog.toString().getBytes("UTF-8"));

    byte[] expectedBytesEncoded = Base64.getEncoder().encode(expectedDigest);
    System.out.println("Expected decrypted content: " + new String(expectedBytesEncoded));

    byte[] actualBytes = Files.readAllBytes(Paths.get(decryptedFileSpec.toURI()));
    byte[] actualDigest = md.digest(actualBytes);
    byte[] actualBytesEncoded = Base64.getEncoder().encode(actualDigest);
    System.out.println("> Actual decrypted content: " + new String(actualBytesEncoded));


}
于 2015-02-04T06:30:41.713 に答える