用 OpenSSL 解密 EVP 密码后，8 字节的明文总是不正确

Question

我在使用 EVP 函数和对称密钥使用 OpenSSL 库解密某些数据时遇到问题。我像使用 openssl enc 一样加密命令中的数据，然后使用 C++ 代码解密。这很有效。

无论我使用什么数据，在我执行解密之后，明文中的第二个 8 字节块是不正确的（字节 8 到 15） - 但文件的其余部分是正确的。我什至用一个 130 兆的文件完成了这项工作——所有 130 兆都是完全正确的，并且在文件中的正确位置，除了那些字节。

这发生在 ARM 目标和在 Ubuntu 12.04 上构建时（不同的库、不同的工具链）。

这是一个有问题的简短完整程序。下面是一些演示它的终端输出。

#include <string>
#include <fstream>
#include <stdexcept>
#include <openssl/evp.h>

void decrypt_and_untar(const std::string& infile, const std::string& outfile)
{
    unsigned char key[] = {0x00, 0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77, 0x88, 0x99, 0xaa, 0xbb, 0xcc, 0xdd, 0xee, 0xff,
                           0x00, 0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77, 0x88, 0x99, 0xaa, 0xbb, 0xcc, 0xdd, 0xee, 0xff};
    unsigned char iv[] = {0x00, 0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77};

    std::ifstream is(infile, std::ios_base::in | std::ios_base::binary);
    std::ofstream os(outfile, std::ios_base::out | std::ios_base::binary);

    auto ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();

    if (EVP_DecryptInit_ex(ctx, EVP_aes_256_cbc(), nullptr, key, iv))
    {
        const int BufferSize = 10240;
        unsigned char enc_buff[BufferSize];
        int bytes_in_enc_buff = 0;
        unsigned char dec_buff[BufferSize + EVP_CIPHER_CTX_block_size(ctx)];
        int bytes_in_dec_buff = 0;

        while (!is.eof())
        {
            is.read(reinterpret_cast<char*>(enc_buff), BufferSize);
            bytes_in_enc_buff = is.gcount();
            if (bytes_in_enc_buff > 0)
            {
                if (EVP_DecryptUpdate(ctx, dec_buff, &bytes_in_dec_buff, enc_buff, bytes_in_enc_buff))
                {
                    os.write(reinterpret_cast<char*>(dec_buff), bytes_in_dec_buff);
                    bytes_in_enc_buff = 0;
                    bytes_in_dec_buff = 0;
                }
                else
                    throw std::runtime_error("Failed DecryptUpdate.");
            }
        }

        if (EVP_DecryptFinal_ex(ctx, dec_buff, &bytes_in_dec_buff))
            os.write(reinterpret_cast<char*>(dec_buff), bytes_in_dec_buff);
        else
            throw std::runtime_error("Failed DecryptFinal.");
    }
    else
    {
        throw std::runtime_error("Failed DecryptInit.");
    }


    EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    if (argc == 3)
        decrypt_and_untar(argv[1], argv[2]);

    return 0;
}

这是一个实际问题的演示。我创建了一个全为零的 1 meg 文件，对其进行加密、解密，然后使用od 查看它。如果我多次执行此操作，则这 8 个错误字节的值会随着运行而变化...

~/workspace/test_crypto/Debug$ dd if=/dev/zero of=plain.original bs=1024 count=1024
1024+0 records in
1024+0 records out
1048576 bytes (1.0 MB) copied, 0.00154437 s, 679 MB/s
~/workspace/test_crypto/Debug$ od -t x1 plain.original 
0000000 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
*
4000000
~/workspace/test_crypto/Debug$ /usr/bin/openssl enc -aes-256-cbc -salt -in plain.original -out encrypted -K 00112233445566778899AABBCCDDEEFF00112233445566778899AABBCCDDEEFF -iv 0011223344556677
~/workspace/test_crypto/Debug$ ./test_crypto encrypted plain
~/workspace/test_crypto/Debug$ od -t x1 plain
0000000 00 00 00 00 00 00 00 00 00 40 02 0d 18 93 b8 bf
0000020 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
*
4000000
~/workspace/test_crypto/Debug$ 

Answer 1

iv 很短，iv 需要是一个完整的块长度，对于 AES 来说是 16 字节。这就是字节 8-15 不正确的原因，它们对应于缺失的 iv 字节。

在CBC mode 中，在加密时，iv 与第一个纯文本块进行异或，在解密时与解密的输出进行异或。最好的猜测是，加密实现正在拾取 8 字节的垃圾，刚刚超过（简称）iv，因此每次运行时加密和解密都是不同的。