分解 RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding答案

【问题标题】：Breaking down RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding分解 RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding
【发布时间】：2015-11-16 15:53:00
【问题描述】：

Java 有一个名为RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding 的模式。这到底是什么意思？

RFC3447，公钥加密标准 (PKCS) #1：RSA 加密规范 2.1 版，7.1.2 解密操作部分说哈希和 MGF 都是RSAES-OAEP-DECRYPT 的选项。 MGF 是它自己的函数，在Section B.2.1 MGF1 中定义，它也有自己的哈希“选项”。

也许 RSAES-OAEP-DECRYPT 和 MGF1 中的哈希“选项”应该是相同的，或者可能不是，我不清楚。如果是，那么我猜当您拥有RSA/ECB/OAEPWITHSHA-256ANDMGF1PADDING 时，这意味着两者都应该使用sha256。但是，如果它们不应该相同，那么您可以将 sha256 用于 RSAES-OAEP-DECRYPT，例如，将 sha1 用于 MGF1。如果是这种情况，那么 sha256 应该用于什么功能？另一个函数应该使用什么哈希算法？

在这种情况下，欧洲央行意味着什么？ ECB 是一种对称分组密码模式。电子密码本。也许这应该意味着Java如何处理大于模数的明文？就像可能将明文分成与模一样大的块，然后用 RSA 加密每个块并将它们连接在一起？我只是猜测..

【问题讨论】：

标签： java encryption cryptography rsa

【解决方案1】：

OAEP 的默认设置是对 MGF1 使用 SHA-1（但请参阅此答案末尾的编辑）。请注意，选择的哈希值对 OAEP 的安全性没有太大影响，因此大多数情况下将保留此默认值。

我们可以通过对"OAEPPadding" 和OAEPParameterSpec 进行测试来轻松地测试它：

// --- we need a key pair to test encryption/decryption
KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
kpg.initialize(1024); // speedy generation, but not secure anymore
KeyPair kp = kpg.generateKeyPair();
RSAPublicKey pubkey = (RSAPublicKey) kp.getPublic();
RSAPrivateKey privkey = (RSAPrivateKey) kp.getPrivate();

// --- encrypt given algorithm string
Cipher oaepFromAlgo = Cipher.getInstance("RSA/ECB/OAEPWITHSHA-256ANDMGF1PADDING");
oaepFromAlgo.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubkey);
byte[] ct = oaepFromAlgo.doFinal("owlstead".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

// --- decrypt given OAEPParameterSpec
Cipher oaepFromInit = Cipher.getInstance("RSA/ECB/OAEPPadding");
OAEPParameterSpec oaepParams = new OAEPParameterSpec("SHA-256", "MGF1", new MGF1ParameterSpec("SHA-1"), PSpecified.DEFAULT);
oaepFromInit.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privkey, oaepParams);
byte[] pt = oaepFromInit.doFinal(ct);
System.out.println(new String(pt, StandardCharsets.UTF_8));

如果您将 MGF1 替换为 "SHA-256" 作为参数，代码将失败并出现与填充相关的异常。

完全需要扩展算法的原因是与其他Cipher算法的兼容性。为例如编写的代码"RSA/ECB/PKCS1Padding" 不使用任何参数，更不用说 OAEP 参数了。因此，如果没有更长的字符串，OAEP 就不能作为替代品。

"ECB" 的操作模式在这种情况下没有任何意义，它应该是 "None" 或者它应该被完全排除在外。您只能使用 SunRSA 提供程序的 RSA 实现加密单个块。

如果您想加密更多数据，请创建一个随机 (AES) 对称密钥并使用 OAEP 对其进行加密。然后使用 AES 密钥加密您的特定数据。这被称为混合密码系统，因为它同时使用非对称和对称原语来加密数据。

请注意，JDK 7 (1.7) 或更早版本不支持 OAEP。自 Java 8 起，OAEP 已包含在 Java 运行时的实现要求中：

RSA/ECB/OAEPWithSHA-1AndMGF1Padding (1024, 2048)
RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding (1024, 2048)

某些协议可能要求您在填充中使用 SHA-256 或 SHA-512，因为 SHA-1 在大多数情况下已被弃用 - 即使它对于此类用途而言并非直接易受攻击。

编辑：这主要是在考虑 Java 的情况下编写的。到目前为止，许多其他库似乎采取了一些不同的方法，并为（大部分为空的）标签和 MGF1 使用相同的哈希值。如果您的 OAEP 密文无效，您首先应确保使用了正确的“默认值”。选择自己的默认值是不可能错误的任何库实现；最后由协议来定义使用的哈希值。不幸的是，不存在强制默认值 - 如果协议所有者忘记完全指定算法的配置，这尤其是一个问题。

【讨论】：

我在玩 BouncyCastle 加密提供商，而 BouncyCastle 似乎在 RSA/ECB/OAEPWITHSHA-256ANDMGF1PADDING 方面的运作方式有所不同。 IE。而 Java 的默认加密提供程序使用 sha1 作为 MGF 哈希 bouncycastle 似乎使用 sha256。这可能应该经过独立验证，但在我看来就是这样......
我刚刚验证了这一点，sun.security.rsa.RSAPadding 与 OAEP SHA256 一起使用时，MGF1 功能使用 SHA1，充气城堡两者都使用 SHA256，这就是它们不兼容的原因。
WebCrypto 也同时使用它。谢谢 - 这让我很难过。
上面的代码示例仅适用于充气城堡提供商。 SunJCE 不支持填充“OAEPPadding”（至少不支持 JDK7）。也许您将其添加为旁注。
@MaartenBodewes：你当然是对的。但是你不应该低估这个行业的懒惰（“永远不要改变一个正在运行的系统”）。我无法影响我们的客户应用什么 Java 版本。并且：是的，我确信：''Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/OAEPPadding")'' 在 Oracle 1.7.0_75 和 OpenJDK 1.7.0-u80 中都会产生 NoSuchAlgorithmException。只有在添加 BC-Provider 之后，密码才会被初始化。