AES加密-加密/解密添加额外的字节

Question

我正在使用框架的对象编写一个用于加密/解密的简单库。 方法如下：

public static byte[] Encrypt(byte[] key, byte[] vector, byte[] input)
{
    if(key.Length == 0)
        throw new ArgumentException("Cannot encrypt with empty key");

    if (vector.Length == 0)
        throw new ArgumentException("Cannot encrypt with empty vector");

    if (input.Length == 0)
        throw new ArgumentException("Cannot encrypt empty input");

    var unencryptedBytes = input;

    using(AesCryptoServiceProvider aes = new AesCryptoServiceProvider {Key = key, IV = vector})
    using(ICryptoTransform encryptor = aes.CreateEncryptor())
    using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
    using (CryptoStream writer = new CryptoStream(ms, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
    {
        writer.Write(unencryptedBytes, 0, unencryptedBytes.Length);
        writer.FlushFinalBlock();
        var byteArray = ms.ToArray();

        if(byteArray.Length == 0)
            throw new Exception("Attempted to encrypt but encryption resulted in a byte array of 0 length.");

        return byteArray;
    }
}


public static byte[] Decrypt(byte[] key, byte[] vector, byte[] encrypted)
{
    if (key.Length == 0)
        throw new ArgumentException("Cannot encrypt with empty key");

    if (vector.Length == 0)
        throw new ArgumentException("Cannot encrypt with empty vector");

    if (encrypted == null || encrypted.Length == 0)
        throw new ArgumentException("Cannot decrypt empty or null byte array");

    byte[] unencrypted;

    using (AesCryptoServiceProvider aes = new AesCryptoServiceProvider { Key = key, IV = vector })
    using (ICryptoTransform decryptor = aes.CreateDecryptor(key, vector))
    using (MemoryStream ms = new MemoryStream(encrypted))
    using (CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, decryptor, CryptoStreamMode.Read))
    {

        cs.Read(encrypted, 0, encrypted.Length);

        unencrypted =  ms.ToArray();
    }


    return unencrypted;
}

例如，将其以编码字符串的形式提供：

var expected = "This is an example message";

var messageBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(expected);

（在此示例中）输入26个字节。 加密后，它保留为32个字节，当将其转换为字符串时，它会在末尾附加随机字符，但在其他情况下则完全有效，如下所示：

"This is an example message�(4���"

生成新的向量/密钥会更改附加到末尾的随机字符。

如何消除这种超字节行为？

编辑

包括要求的单元测试。

[TestMethod]
public void CanEncryptAndDecryptByteArray()
{
    var expected = "This is an example message";

    var messageBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(expected);


    AesCryptoServiceProvider aes = new AesCryptoServiceProvider();
    aes.GenerateIV();
    aes.GenerateKey();


    var byteKey = Convert.ToBase64String(aes.Key);
    var vectorKey = Convert.ToBase64String(aes.IV);

    var key = Convert.FromBase64String("Qcf+3VzYNAfPUCfBO/ePSxCLBLItkVfk8ajK86KYebs=");
    var vector = Convert.FromBase64String("aJNKWP7M2D44jilby6BzGg==");

    var encrypted = EncryptionManager.Encrypt(key, vector, messageBytes);
    var decrypted = EncryptionManager.Decrypt(key, vector, encrypted);

    var actual = Encoding.UTF8.GetString(decrypted);

    Assert.AreEqual(expected, actual);
}

Answer 1

垃圾字节是因为我们正在读取和写入同一数组。

new MemoryStream(encrypted))告诉隐窝从读取encrypted 。

cs.Read(encrypted, 0, encrypted.Length); 告诉它要写入encrypted 。

解决方案：

using (AesCryptoServiceProvider aes = new AesCryptoServiceProvider { Key = key, IV = vector })
using (ICryptoTransform decryptor = aes.CreateDecryptor(key, vector))
using (MemoryStream ms = new MemoryStream(encrypted))
using (CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, decryptor, CryptoStreamMode.Read))
{
    var decrypted = new byte[encrypted.Length];
    var bytesRead = cs.Read(decrypted, 0, encrypted.Length);    

    return decrypted.Take(bytesRead).ToArray();
}

请注意，我们从数组而不是整个数组中获取bytesRead ，否则我们将以null字节结尾（这将导致字符串比较失败，但在编辑器中看起来相同）

Answer 2

AES加密是一种块加密 ，其块大小为16字节（128位）[注意：密钥大小可以为128位，192位或256位，但是数据块大小为16字节的倍数] 。 因此，要使用AES，生成的加密消息将是16的乘积-否则不能。

要解密它，您可能也想摆脱它引起的额外字节。

1. 一种方法是在邮件中附加标题，说明邮件的字节数。 然后在解密端，读取此标头并削减字节数

    [header = value of 26] + [message] 

2. 或者，您可以在加密邮件的末尾附加一些额外的字节

    [message][append with 000000] //to make up the block, such that the message length will be of multiplication of 16 

在上面的两种方法中，我个人更喜欢第一种方法，因为它更清晰，而第二种方法则假定您接收到某些文本模式，该文本模式最后无法连接为0000。

除了以上两种给定的方法之外，我不知道是否有办法解决此问题-隐式（如使用CryptoStream ）或显式。

Answer 3

AES加密以16、24或32字节（或128、192或256位）的块进行加密。 因此，您获取的数据只是打包到最后的随机数据。

您必须在数据前加上几个字节来表示实际的长度：

var length = new byte [] { (byte) ((unencryptedBytes.Length >> 8) & 0xff) ,
    (byte) (unencryptedBytes.Length & 0xff);
writer.Write(length, 0, length.Length); 
writer.Write(unencryptedBytes, 0, unencryptedBytes.Length);
writer.FlushFinalBlock();

然后在阅读器中检索长度：

unencrypted =  ms.ToArray();

int length = ((int) unencrypted[0] << 8) + unencrypted[1];

var result = new byte[length];

unencrypted.CopyTo(result, 2, 0, length);

return result;