在 python 中用 RSA 加密 java JWEObject

Question

我刚才问过如何做类似的事情： 在 python 上使用算法 RSA-OAEP-256 解密和加密 java JWEObject现在我有一个不同的加密密钥，该代码不再适用于我。

我需要能够使用 RSA 使用 JWE 加密我的数据： {"value": "Object Encryption"} 。

我有这个密钥 ID： a4d4039e-a8c7-4d06-98c8-2bda90ab169c和这个加密密钥：

MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEA9JJaeFiDdB+dGvi3jUzKUMU73kG6vvc/P+jwZXRKKpJSwf8PU4SapMyFPFFoHwca6Z8vZogF4ghEJ18JipNyF3BLnfCt1EHuZ15FG1Aywvpi+xw7F0UoJ9DWItBM1SodKXIh1be44/9SiLrpcyROKId349zWMOl3IVVxekLPKWTHsy2Iowp7JsjNEK3t9RdV+PAtUzp1ACyqHD/MDYSmpJuEOR9AbmBayaFIWVP+52q1ir7ea88zocmklDg0SGjiRNXq1tUAljWezpKstKQNz/IZN1kMLQ8SknrlpZL0vjjAnHFlgtLfcwPbESt76surRshfGwwfx8T9AOfXMgELNQIDAQAB

我应该得到这个：

eyJhbGciOiJSU0EtT0FFUC0yNTYiLCJlbmMiOiJBMjU2R0NNIiwia2lkIjoiYTRkNDAzOWUtYThjNy00ZDA2LTk4YzgtMmJkYTkwYWIxNjljIn0.2hGqQVSbgZ9-9Hiz8VZizORpWRR2yioHb8vK6R9tQCpxr0jxBGehNL0K36XfJWJC5KxcxDdD9byeI_YTtB_hYTgsuMTHS5p-4aJ4nLk43Ya5yR8p8nn4s11wbkfSj0jbqSFb_1IOCMgX0Xu8lmnVe7Tjc4vACwBoaM6VpudEsLHpyQ9OxNaa1apbRp-BX3DEVM3l7ltHhMIh_DCRWbC4-LbS51L4RqLWxmihqRA97FYX4HX38Vbt3O__2tq5KfSjq78UEOffEFe_CRg8mXZ1CHgyH4YPMNmjS-jAI4m07Coja4zLXgv7ctFaFQePISLaZLgdp3a0a-Sht5cwwZfAhg.mc7_YA9mg3l7VV5B.ZOnYjkiXx1YSxDIILjcHUXluwW8jqsSO5NuIkto.9KtJGJRS9QevrqZPYYlcTQ

这是我在 python 中尝试重写的 java 代码：

  private RSAPublicKey getObjectEncryptionKey()
      throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException {
    logger.debug("Getting object encryption key");
    if (Objects.isNull(objectEncryptionKey)) {
      objectEncryptionKey = getActiveKey(Algorithm.RSA);
    }
    byte[] encryptionKey = base64Decode(String.valueOf(objectEncryptionKey.getEncryptionKeyValue()).getBytes());

    KeyFactory keyFactory = getInstance(Algorithm.RSA.name());
    return (RSAPublicKey) keyFactory.generatePublic(new X509EncodedKeySpec(encryptionKey));
  }


  public String encryptObject(Object object) {
    logger.debug("Encrypting object with keyId: {}", getObjectEncryptionKeyId());
    JsonWebEncryption encryptedObject = getJWEObject(object);

    try {
      return encryptedObject.getCompactSerialization();
    } catch (JoseException e) {
      throw new CryptoException("Could not encrypt object/event", e);
    }
  }

  private JsonWebEncryption getJWEObject(Object object) {
    JsonWebEncryption jwe = new JsonWebEncryption();

    try {
      jwe.setAlgorithmHeaderValue(KeyManagementAlgorithmIdentifiers.RSA_OAEP_256);
      jwe.setEncryptionMethodHeaderParameter(ContentEncryptionAlgorithmIdentifiers.AES_256_GCM);
      jwe.setKey(getObjectEncryptionKey());
      jwe.setKeyIdHeaderValue(getObjectEncryptionKeyId());
    } catch (NoSuchAlgorithmException | InvalidKeySpecException e) {
      throw new CryptoException("Could not create JsonWebEncryption", e);
    }
  }

它与我之前的问题有何不同，在 python 中正确的做法是什么？

我试着做这样的事情：

def grouper(iterable, n, fillvalue=''):
    args = [iter(iterable)] * n
    return zip_longest(*args, fillvalue=fillvalue)


def decryption_key_to_pem(decryption_key: str) -> bytes:
    pem = ['-----BEGIN PRIVATE KEY-----']
    for group in grouper(decryption_key, 64):
        pem.append(''.join(group))
    pem.append('-----END PRIVATE KEY-----')
    return str.encode('\n'.join(pem))


jwk.JWK.from_pem(decryption_key_to_pem(key))

但我得到这个例外：

ValueError: ('Could not deserialize key data. The data may be in an incorrect format, it may be encrypted with an unsupported algorithm, or it may be an unsupported key type (e.g. EC curves with explicit parameters).', [_OpenSSLErrorWithText(code=503841036, lib=60, reason=524556, reason_text=b'error:1E08010C:DECODER routines::unsupported'), _OpenSSLErrorWithText(code=109052072, lib=13, reason=168, reason_text=b'error:068000A8:asn1 encoding routines::wrong tag'), _OpenSSLErrorWithText(code=109576458, lib=13, reason=524554, reason_text=b'error:0688010A:asn1 encoding routines::nested asn1 error'), _OpenSSLErrorWithText(code=109576458, lib=13, reason=524554, reason_text=b'error:0688010A:asn1 encoding routines::nested asn1 error')])

还尝试了类似的东西：

def get_jwe_key(data, encryption_key, encryption_key_id):
    jwe = jwcrypto.jwe.JWE()
    jwe.plaintext = json.dumps(data).encode('utf-8')
    jwe.alg = 'RSA-OAEP-256'
    jwe.enc = 'A256GCM'
    jwe.recipient = encryption_key
    jwe.header = {'kid': encryption_key_id}
    return jwe


jwe_key = get_jwe_key(decrypted_data, key, key_id)
jwe_key.serialize()

我得到： jwcrypto.common.InvalidJWEOperation: No available ciphertext

Answer 1

在 JWCrypto 文档中，您可以找到使用JWCrypto进行加密的示例。 您基本上只需要插入您的值：

from jwcrypto import jwk, jwe
import json

spki_pem = '''-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEA9JJaeFiDdB+dGvi3jUzK
UMU73kG6vvc/P+jwZXRKKpJSwf8PU4SapMyFPFFoHwca6Z8vZogF4ghEJ18JipNy
F3BLnfCt1EHuZ15FG1Aywvpi+xw7F0UoJ9DWItBM1SodKXIh1be44/9SiLrpcyRO
KId349zWMOl3IVVxekLPKWTHsy2Iowp7JsjNEK3t9RdV+PAtUzp1ACyqHD/MDYSm
pJuEOR9AbmBayaFIWVP+52q1ir7ea88zocmklDg0SGjiRNXq1tUAljWezpKstKQN
z/IZN1kMLQ8SknrlpZL0vjjAnHFlgtLfcwPbESt76surRshfGwwfx8T9AOfXMgEL
NQIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----'''
data = {"value": "Object Encryption"}

public_key = jwk.JWK.from_pem(spki_pem.encode('utf-8'))
payload = json.dumps(data).encode('utf-8')
protected_header = {
    "alg": "RSA-OAEP-256",
    "enc": "A256GCM",
    "kid": "a4d4039e-a8c7-4d06-98c8-2bda90ab169c",
}
jwetoken = jwe.JWE(payload, recipient=public_key, protected=protected_header)
jewcompact = jwetoken.serialize(True)

print(jewcompact)

可能的 output：

eyJhbGciOiJSU0EtT0FFUC0yNTYiLCJlbmMiOiJBMjU2R0NNIiwia2lkIjoiYTRkNDAzOWUtYThjNy00ZDA2LTk4YzgtMmJkYTkwYWIxNjljIn0.DstnMY6WkdCGA1NC0S4JIU3CNVFuUNQSghQyqkh8RpmUyBvnEelvkmWTTf3AApj4jNflnYL_bp8vbeu8PO6CyF1Pi_gUZ1vE1PHHcLD8VZ2eMiIdG08Qq9L7uDlqTIaM6qX0n_uctsm4Y0rflWXrSbr5iwXHxgOQ5XDgLCgg870tObS3RbK2RzrjYRnQs-_hK4R8LRJgCEKeV__fzmU6nx5jA4qXXs_U3y9Uxs3_4OE-xSelPT_yY5xCMs8fAHvaua92mrRCMSu9cp9iAYW8qu3bYdUFjnWqifOQIUB2HljqMH85tCxS02tBuVPs52b8pgNUckqa_v43BvxTbnwuJg.RWtp5j38l8mz_qoJ.2VBsxt1zyk5rAmSvg3k0eMLzIAPo9ttn-7dLB2nP.k4k9ZnCRRA1im2sbvMLlbQ

加密令牌由 5 部分组成，header、加密密钥、IV/nonce、实际密文和标签，每个部分由. 和 Base64url 编码。 由于 AES 为每次加密生成不同的密钥和 IV/nonce，而 RSA 加密是不确定的，因此除了第一部分之外，每次加密都会生成不同的加密令牌。 因此，您不应期望代码会生成与您发布的相同的加密令牌。
可以使用与发布的公钥关联的私钥和链接帖子的解密代码来解密生成的令牌。 这也是考试的正确方法。

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编辑：
关于评论中问题的第一部分：如果 header

eyJhbGciOiJSU0EtT0FFUC0yNTYiLCJlbmMiOiJBMjU2R0NNIiwia2lkIjoiYTRkNDAzOWUtYThjNy00ZDA2LTk4YzgtMmJkYTkwYWIxNjljIn0

的加密令牌是 Base64url 编码的，你会得到：

{"alg":"RSA-OAEP-256","enc":"A256GCM","kid":"a4d4039e-a8c7-4d06-98c8-2bda90ab169c"}

这里A256GCM as enc表示明文在 GCM 模式（对称加密）下使用 AES-256 加密，并为 AES 加密生成随机密钥。
RSA-OAEP-256 as alg表示此 AES 密钥使用 RSA 加密并使用 OAEP/SHA256 作为填充（非对称加密）。
请记住，RSA 加密始终使用（收件人的）公钥。

因此涉及两种密码学类型（对称和非对称），也称为混合加密。
RSA 私钥在加密过程中根本不起作用，而仅在解密过程中起作用，您可以在链接的帖子中验证这一点。 在那里，加密令牌使用 RSA 私钥（必须与用于加密的公钥相关联）解密，更准确地说，对称 AES 密钥使用 RSA 解密（使用 RSA 私钥），即然后用于解密实际的密文。

关于第二部分：密钥的格式和类型可以使用 ASN.1 解析器确定，例如https://lapo.it/asn1js/ 。
您发布的密钥是 X.509/SPKI 格式的 ASN.1/DER 编码公共 RSA 密钥，编码为 Base64。 公共 RSA 密钥本质上包含模数和公共指数。 私钥还包含私有字段并使用其他格式。