在Java加密和解密中处理IV和salt

Question

所以我试图解密一个方法中的消息，但它不起作用，因为我需要做cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secret)然后我尝试将new IvParameterSpec(iv)添加到cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secret, new IvParameterSpec(iv)); 。 否则，它只返回一个NullPointerException我想知道是否可以在方法中执行此操作而不是一直写入它。 我真的不能想到一个解决方案，这就是为什么我在这里。 加密工作正常但不解密。

项目运行： JRE 7

加密代码：

public static String encrypt(String str) {
    try {
        SecureRandom random = new SecureRandom();
        byte[] salt = new byte[16];
        random.nextBytes(salt);

        SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("PBKDF2WithHmacSHA1");
        KeySpec spec = new PBEKeySpec(str.toCharArray(), salt, 65536, 256);
        SecretKey tmp = factory.generateSecret(spec);
        SecretKey secret = new SecretKeySpec(tmp.getEncoded(), "AES");

        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secret); //<--- Need to do this before writing IvPerameterSpec,
        // But I think that it's not possible if I have it in another method.
        byte[] encryptedText = cipher.doFinal(str.getBytes("UTF-8"));

        return new String(encryptedText);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return null;
}

解密代码：

public static String decrypt(String str) {
    try {
        SecureRandom random = new SecureRandom();
        byte[] salt = new byte[16];
        random.nextBytes(salt);

        SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("PBKDF2WithHmacSHA1");
        KeySpec spec = new PBEKeySpec(str.toCharArray(), salt, 65536, 256);
        SecretKey tmp = factory.generateSecret(spec);
        SecretKey secret = new SecretKeySpec(tmp.getEncoded(), "AES");
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");

        AlgorithmParameters params = cipher.getParameters();
        byte[] iv = params.getParameterSpec(IvParameterSpec.class).getIV();
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secret, new IvParameterSpec(iv));
        //                                                ^^^ Returns NullPointerException

        byte[] ciphertext = cipher.doFinal(str.getBytes("UTF-8"));
        String decryptedText = new String(cipher.doFinal(ciphertext), "UTF-8");

        return new String(decryptedText);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return null;
}

例外：

java.lang.NullPointerException
        at me.Sansanvi.Encryption.api.ComputerAPI.decrypt(ComputerAPI.java:149)
        at me.Sansanvi.Encryption.EncryptionMain.initializeFiles(EncryptionMain.java:46)
        at me.Sansanvi.Encryption.EncryptionMain.<init>(EncryptionMain.java:36)
        at me.Sansanvi.Encryption.EncryptionMain$1.run(EncryptionMain.java:23)
        at java.awt.event.InvocationEvent.dispatch(Unknown Source)
        at java.awt.EventQueue.dispatchEventImpl(Unknown Source)
        at java.awt.EventQueue.access$200(Unknown Source)
        at java.awt.EventQueue$3.run(Unknown Source)
        at java.awt.EventQueue$3.run(Unknown Source)
        at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)
        at java.security.ProtectionDomain$1.doIntersectionPrivilege(Unknown Source)
        at java.awt.EventQueue.dispatchEvent(Unknown Source)
        at java.awt.EventDispatchThread.pumpOneEventForFilters(Unknown Source)
        at java.awt.EventDispatchThread.pumpEventsForFilter(Unknown Source)
        at java.awt.EventDispatchThread.pumpEventsForHierarchy(Unknown Source)
        at java.awt.EventDispatchThread.pumpEvents(Unknown Source)
        at java.awt.EventDispatchThread.pumpEvents(Unknown Source)
        at java.awt.EventDispatchThread.run(Unknown Source)

我将方法更改为以下内容并且它们有效：

private static final String ALGORITHM = "AES";
    public static byte[] encrypt(byte[] str) {
    try {
        SecretKeySpec secretKey = new SecretKeySpec("MZygpewJsCpRrfOr".getBytes(StandardCharsets.UTF_8), ALGORITHM);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);

        return cipher.doFinal(str);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return null;
}
public static byte[] decrypt(byte[] str) {
    try {
        SecretKeySpec secretKey = new SecretKeySpec("MZygpewJsCpRrfOr".getBytes(StandardCharsets.UTF_8), ALGORITHM);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);

        return cipher.doFinal(str);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return null;
}

我不再得到任何错误/异常，但是当我关闭我的应用程序时，我在控制台中得到了这个：

[0x7FFC837C7430] ANOMALY: use of REX.w is meaningless (default operand size is 64)
[0x7FFC837C7430] ANOMALY: use of REX.w is meaningless (default operand size is 64)
[0x7FFC837C7430] ANOMALY: use of REX.w is meaningless (default operand size is 64)
[0x7FFC837C7430] ANOMALY: use of REX.w is meaningless (default operand size is 64)
[0x7FFC837C7430] ANOMALY: use of REX.w is meaningless (default operand size is 64)
[0x7FFC837C7430] ANOMALY: use of REX.w is meaningless (default operand size is 64)
[0x7FFC837C7430] ANOMALY: use of REX.w is meaningless (default operand size is 64)
[0x7FFC837C7430] ANOMALY: use of REX.w is meaningless (default operand size is 64)

Answer 1

你至少有四个问题而且你只发现其中一个问题。

1. 期间EN cryption和使用时，产生IV。 完全相同的IV需要德 cryption期间使用。 IV不应该是秘密的。 您可以简单地将其与密文一起发送/存储。 通常，IV存储在密文的前面并在解密之前切掉。
   对于CBC模式，它只需要是不可预测的（读取：随机）。 对于CTR模式，它需要是唯一的（当使用相同的密钥时）。

2. 随机盐需要以与IV完全相同的方式处理：它不是秘密的，可以写在密文之前。

3. String不是二进制数据的容器。 当您使用new String(encryptedText) ，您可能会丢失一些不可打印的字节，这会破坏您的密文并使明文无法恢复。 您需要使用Base64或Hex编码之类的东西来将二进制数据表示为可打印文本。

4. 如果加密某些东西，则需要两件事：明文和密码（用于密钥派生）。 解密过程中还需要两件事：密文和密码（密钥）。 您在加密期间使用相同的字符串值。 然后，密文会被破坏，使得在解密期间需要原始字符串值。 这将首先打败加密它的目的。 您的加密方法基本上是一个哈希函数。
   ^{感谢wittyameta指出这一点。}

因此，生成的代码看起来类似于：

public static String encrypt(String str, String password) {
    try {
        SecureRandom random = new SecureRandom();
        byte[] salt = new byte[16];
        random.nextBytes(salt);

        SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("PBKDF2WithHmacSHA1");
        KeySpec spec = new PBEKeySpec(password.toCharArray(), salt, 65536, 256);
        SecretKey tmp = factory.generateSecret(spec);
        SecretKey secret = new SecretKeySpec(tmp.getEncoded(), "AES");

        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secret);
        AlgorithmParameters params = cipher.getParameters();
        byte[] iv = params.getParameterSpec(IvParameterSpec.class).getIV();
        byte[] encryptedText = cipher.doFinal(str.getBytes("UTF-8"));

        // concatenate salt + iv + ciphertext
        ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream();
        outputStream.write(salt);
        outputStream.write(iv);
        outputStream.write(encryptedText);

        // properly encode the complete ciphertext
        return DatatypeConverter.printBase64Binary(outputStream.toByteArray());
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return null;
}

public static String decrypt(String str, String password) {
    try {
        byte[] ciphertext = DatatypeConverter.parseBase64Binary(str);
        if (ciphertext.length < 48) {
            return null;
        }
        byte[] salt = Arrays.copyOfRange(ciphertext, 0, 16);
        byte[] iv = Arrays.copyOfRange(ciphertext, 16, 32);
        byte[] ct = Arrays.copyOfRange(ciphertext, 32, ciphertext.length);

        SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("PBKDF2WithHmacSHA1");
        KeySpec spec = new PBEKeySpec(password.toCharArray(), salt, 65536, 256);
        SecretKey tmp = factory.generateSecret(spec);
        SecretKey secret = new SecretKeySpec(tmp.getEncoded(), "AES");
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");

        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secret, new IvParameterSpec(iv));
        byte[] plaintext = cipher.doFinal(ct);

        return new String(plaintext, "UTF-8");
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return null;
}

我已经将它用于兼容Java 7的Base64编码/解码。

Answer 2

您没有正确初始化密码首先需要实例（您正确地执行此操作）：

Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");

然后你需要初始化它有多个init方法：

public void init(int opmode, Key key);

public void init(int opmode, Certificate certificate);

public void init(int opmode, Key key, SecureRandom random);

public void init(int opmode, Certificate certificate,
                 SecureRandom random);

public void init(int opmode, Key key,
                 AlgorithmParameterSpec params);

public void init(int opmode, Key key,
                 AlgorithmParameterSpec params, SecureRandom random);

public void init(int opmode, Key key,
                 AlgorithmParameters params);

public void init(int opmode, Key key,
                 AlgorithmParameters params, SecureRandom random);

在你的情况下，你想使用这个：

public void init(int opmode, Key key,
             AlgorithmParameterSpec params);

但是调用cipher.getParameters(); 在init之前总是返回null。 有你的NullPointerException。

此外，代码中存在更多错误，例如使用数据加密作为密钥。