如何实现与 JOSE/JWE/JWT 一起使用的 concat KDF

Question

我正在尝试编写代码来解密 PHP 中的 JWE 令牌，因为现有库不支持我需要的算法（A128CBC+HS256，这是一个已弃用的算法）。

我的问题是我无法理解如何生成使用“连接密钥”的内容加密密钥 推导函数”（请参阅​​此处的第 5.8.1 节：http://csrc.nist.gov/publications/nistpubs/800-56A/SP800-56A_Revision1_Mar08-2007.pdf）。函数的符号和解释超出了我的想象。

我的价值观基于JOSE JSON web algorithms draft 06。

到目前为止，我的代码的相关部分如下所示：

// Derive CBC encryption & integrity keys
$shaSize = 256;
$encryptionKeySize = $shaSize / 2;
$integrityKeySize = $shaSize;

// Calculate the key derivation using Concat KDF for the content 
// encryption key
$encryptionSegments = [
    $masterKey,         // Z
    $encryptionKeySize, // keydatalen
    $this->packInt32sBe($encryptionKeySize) . utf8_encode('A128CBC+HS256'), // AlgorithmID
    $this->packInt32sBe(0), // PartyUInfo
    $this->packInt32sBe(0), // PartyUInfo
    'Encryption',           // SuppPubInfo
    $this->packInt32sBe(1), // SuppPrivInfo
];

// Calculate the SHA256 digest
$cek = hex2bin(hash('sha256', implode('', $encryptionSegments)));

可能相关，我获取大端整数的函数：

public function packInt32sBe($n)
{
    if (pack('L', 1) === pack('N', 1)) {
        return pack('l', $n);
    }

    return strrev(pack('l', $n));
}

这里没有显示的唯一变量是$masterKey，它是解密的内容主密钥。

Answer 1

这是我自己根据相同规范的实现，但草案 #39：

<?php

class ConcatKDF
{
    public static function generate($Z, $encryption_algorithm, $encryption_key_size, $apu = "", $apv = "")
    {
        $encryption_segments = array(
            self::toInt32Bits(1),                                                   // Round number 1
            $Z,                                                                     // Z (shared secret)
            self::toInt32Bits(strlen($encryption_algorithm)).$encryption_algorithm, // Size of algorithm and algorithm
            self::toInt32Bits(strlen($apu)).$apu,                                   // PartyUInfo
            self::toInt32Bits(strlen($apv)).$apv,                                   // PartyVInfo
            self::toInt32Bits($encryption_key_size),                                // SuppPubInfo (the encryption key size)
            "",                                                                     // SuppPrivInfo
        );

        return substr(hex2bin(hash('sha256', implode('', $encryption_segments))), 0, $encryption_key_size/8);
    }

    private static function toInt32Bits($value)
    {
        return hex2bin(str_pad(dechex($value), 8, "0", STR_PAD_LEFT));
    }
}

使用很简单：

ConcatKDF::generate("The shared key here", 'A128CBC+HS256', 128);

如果你有apu和apv参数：

ConcatKDF::generate("Another shared key here", 'A128GCM', 128, "Alice", "Bob");

Answer 2

我确实最终解决了这个问题。不确定它是否会帮助其他人，但以防万一：

// Derive CBC encryption & integrity keys
$shaSize = 256;
$encryptionKeySize = $shaSize / 2;
$integrityKeySize = $shaSize;

// Calculate the key derivation using Concat KDF for the content 
// encryption key
$encryptionSegments = [
    $this->packInt32sBe(1), 
    $cmk,                              // Z
    $this->packInt32sBe($encryptionKeySize) . utf8_encode('A128CBC+HS256'), // AlgorithmID
    $this->packInt32sBe(0), // PartyUInfo
    $this->packInt32sBe(0), // PartyUInfo
    'Encryption',           // SuppPubInfo
];

// Calculate the SHA256 digest, and then get the first 16 bytes of it
$cek = substr(hex2bin(hash('sha256', implode('', $encryptionSegments))), 0, 16);

这里唯一的未知变量是$cmk，这是我的内容主密钥，也就是“Z”值。在这种特定情况下，我通过从 XBOX One 令牌请求中解密得到主密钥。