使用AES-256和C語言中的openssl計算CBC-MAC

Question

我想用openssl計算給定明文的CBC-MAC。 我有以下明文（hexdump）：

hexdump -C example.txt
00000000  4d 41 43 73 20 61 72 65  20 76 65 72 79 20 75 73  |MACs are very us|
00000010  65 66 75 6c 20 69 6e 20  63 72 79 70 74 6f 67 72  |eful in cryptogr|
00000020  61 70 68 79 21 20 20 20  20 20 20 20 20 20 20 20  |aphy!           |

如果我使用openssl的命令行函數，我得到以下解決方案：

openssl aes-256-cbc -in example.txt -K 8000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001 -e -iv 00 | hexdump -C
00000000  e8 e9 a4 ce 5d 20 c4 ad  f5 52 b2 c6 38 2e 12 4e  |....] ...R..8..N|
00000010  20 f5 63 65 b4 b3 96 9f  ad 8d ca e4 e8 34 2a e5  | .ce.........4*.|
00000020  0d 82 0e 3a 1e 10 5d 30  72 16 fc 00 c7 a5 b4 49  |...:..]0r......I|
00000030  f5 63 9f 85 ff e3 a4 a4  23 6e 6f 09 20 ed b1 ae  |.c......#no. ...|

到現在為止還挺好。 我有一個額外的塊，因為第一個塊應該是加密的IV。 現在最后一行應該是我的CBC-MAC，如果我理解正確的話。 接下來我嘗試在C中做同樣的事情，這是示例代碼：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <openssl/sha.h>
#include <openssl/aes.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    unsigned char obuf[64] = {0};
    unsigned char decbuf[48] = {0};
    unsigned char msg1[] = {0x4d, 0x41, 0x43, 0x73, 0x20, 0x61, 0x72, 0x65, 0x20, 0x76, 0x65, 0x72, 0x79, 0x20, 0x75, 0x73,
                            0x65, 0x66, 0x75, 0x6c, 0x20, 0x69, 0x6e, 0x20, 0x63, 0x72, 0x79, 0x70, 0x74, 0x6f, 0x67, 0x72, 
                            0x61, 0x70, 0x68, 0x79, 0x21, 0x20, 0x20, 0x20, 0x20, 0x20, 0x20, 0x20, 0x20, 0x20, 0x20, 0x20};
    unsigned char key[] =  {0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
                            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01};
    unsigned char ivenc[] ={0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};
    unsigned char ivdec[] ={0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};
    int i=0;

    AES_KEY enc_key, dec_key;
    AES_set_encrypt_key(key, 256, &enc_key);
    AES_cbc_encrypt(msg1, obuf, 48, &enc_key, ivenc, AES_ENCRYPT);

    for (i = 0; i < 64; i++) {
        if (!(i%16))
            printf("\n");
        printf("%02x ", obuf[i]);
    }
    printf("\n");

    AES_set_decrypt_key(key, 256, &dec_key);
    AES_cbc_encrypt(obuf, decbuf, 64, &dec_key, ivdec, AES_DECRYPT);

    for (i = 0; i < 48; i++) {
        if (!(i%16))
            printf("\n");
        printf("%02x ", decbuf[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

我之后解密加密的消息以驗證我的代碼。 我的代碼輸出非常令人驚訝：

e8 e9 a4 ce 5d 20 c4 ad f5 52 b2 c6 38 2e 12 4e 
20 f5 63 65 b4 b3 96 9f ad 8d ca e4 e8 34 2a e5 
0d 82 0e 3a 1e 10 5d 30 72 16 fc 00 c7 a5 b4 49 
00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 

4d 41 43 73 20 61 72 65 20 76 65 72 79 20 75 73 
65 66 75 6c 20 69 6e 20 63 72 79 70 74 6f 67 72 
61 70 68 79 21 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 

加密的消息與命令行輸出完全相同，除了最后一行都是0.我想，第一行是加密的IV，后面的三行是加密的消息，所以我的解釋是最后一行郵件未加密。 但令我驚訝的是，解密結果與我用作輸入的文本完全相同，因此似乎沒有信息丟失。

問題：

• 即使我沒有最后一行，我怎么可能解密加密輸出？
• 什么是我的CBC-MAC？ 它是我命令行輸出的最后一行還是我的C代碼輸出的最后一行？
• 我在C代碼中做錯了嗎？ 我用這個問題作為幫助。

Answer 1

你的錯誤在這里：

我有一個額外的塊，因為第一個塊應該是加密的IV。

額外的塊是因為OpenSSL向純文本添加填充，因此它是塊大小的倍數（AES為16字節）。 在這種情況下，純文本已經是16字節的倍數，但是使用的填充方案（ PKCS7 ） 總是添加填充，因此這里在加密之前添加整個塊。

將IV添加到密文的前面是很常見的，但這不是這里發生的事情。

為了從代碼中獲得相同的結果，您需要自己添加此填充。 在這種情況下，它非常簡單，只需在msg1的末尾添加16個0x10字節（因此其toal長度為64），並將調用中的48更改為AES_cbc_encrypt為64 。 你只看到初始化obuf的值obuf ，因為你只寫了48個字節到這個緩沖區。