从字符串派生密钥和 IV 以在 CryptoJS 和 PHP 中进行 AES 加密

Question

如何从一个公共字符串生成密钥和 IV，以便它们可以在 PHP 中使用 AES 的加密算法中提供服务？

例子：

$key_string = derivate_in_valid_key("i love stackoverflow");
$iv_string = derivate__in_valid_iv("i love questions");

而且我也可以在 JavaScript 中重复推导过程。

Answer 1

您可以使用 PBKDF2 从密码中派生密钥和 IV。 CryptoJS 和 PHP 都提供了它的实现。

AES 支持 128、192 和 256 位的密钥大小以及 128 位的块大小。对于 CBC 等模式，IV 的大小必须与块大小相同。

单次调用 PBKDF2 仅生成密钥

以下代码也可用于生成 IV。这样做需要第二个随机盐，该盐必须与密文一起发送。

JavaScript (DEMO)：

var password = "test";

var iterations = 500;
var keySize = 256;
var salt = CryptoJS.lib.WordArray.random(128/8);

console.log(salt.toString(CryptoJS.enc.Base64));

var output = CryptoJS.PBKDF2(password, salt, {
    keySize: keySize/32,
    iterations: iterations
});

console.log(output.toString(CryptoJS.enc.Base64));

示例输出：

CgxEDCi5z4ju1ycmKRh6aw== 7G3+NUWtbOooVeTDyLqMaDgnqCkiQCjZi3wnspRPabU=

PHP：

$password = "test";
$expected = "7G3+NUWtbOooVeTDyLqMaDgnqCkiQCjZi3wnspRPabU=";

$salt = 'CgxEDCi5z4ju1ycmKRh6aw==';
$hasher = "sha1"; // CryptoJS uses SHA1 by default
$iterations = 500;
$outsize = 256;

$out = hash_pbkdf2($hasher, $password, base64_decode($salt), $iterations, $outsize/8, true);

echo "expected: ".$expected."\ngot:      ".base64_encode($out);

输出：

预期：7G3+NUWtbOooVeTDyLqMaDgnqCkiQCjZi3wnspRPabU= 得到：7G3+NUWtbOooVeTDyLqMaDgnqCkiQCjZi3wnspRPabU=

单次调用 PBKDF2 生成密钥和 IV

上一节有点笨拙，因为需要生成两个盐并执行两次 PBKDF2 调用。 PBKDF2 支持可变输出，因此可以简单地使用一种盐，请求密钥大小加上 iv 大小的输出并将它们切掉。下面的代码就是这样做的，所以只有一个盐必须与密文一起发送。

JavaScript (DEMO)：

var password = "test";

var iterations = 1000;
// sizes must be a multiple of 32
var keySize = 256;
var ivSize = 128;
var salt = CryptoJS.lib.WordArray.random(128/8);

console.log(salt.toString(CryptoJS.enc.Base64));

var output = CryptoJS.PBKDF2(password, salt, {
    keySize: (keySize+ivSize)/32,
    iterations: iterations
});

// the underlying words arrays might have more content than was asked: remove insignificant words
output.clamp();

// split key and IV
var key = CryptoJS.lib.WordArray.create(output.words.slice(0, keySize/32));
var iv = CryptoJS.lib.WordArray.create(output.words.slice(keySize/32));

console.log(key.toString(CryptoJS.enc.Base64));
console.log(iv.toString(CryptoJS.enc.Base64));

示例输出：

0Iulef2TncciKGmdwvQX3Q== QeTc3zHuG3JcdtOCkzU2uJWTnrMEggvF1dNUbgNMyzg= L1YNlFe54+Cvepp/pXsHtg==

PHP：

$password = "test";
$expectedKey = "QeTc3zHuG3JcdtOCkzU2uJWTnrMEggvF1dNUbgNMyzg=";
$expectedIV = "L1YNlFe54+Cvepp/pXsHtg==";

$salt = '0Iulef2TncciKGmdwvQX3Q==';
$hasher = "sha1";
$iterations = 1000;
$keysize = 256;
$ivsize = 128;

$out = hash_pbkdf2($hasher, $password, base64_decode($salt), $iterations, ($keysize+$ivsize)/8, true);

// split key and IV
$key = substr($out, 0, $keysize/8);
$iv = substr($out, $keysize/8, $ivsize/8);

// print for demonstration purposes
echo "expected key: ".$expectedKey."\ngot:          ".base64_encode($key);
echo "\nexpected iv: ".$expectedIV."\ngot:         ".base64_encode($iv);

输出：

预期键：QeTc3zHuG3JcdtOCkzU2uJWTnrMEggvF1dNUbgNMyzg= 得到：QeTc3zHuG3JcdtOCkzU2uJWTnrMEggvF1dNUbgNMyzg= 预期 iv: L1YNlFe54+Cvepp/pXsHtg== 得到：L1YNlFe54+Cvepp/pXsHtg==

---

CryptoJS 默认使用 SHA1，因此您可以通过将哈希函数作为 hasher 对象属性传递来使用不同的哈希函数。您还应该使用更高的迭代次数。

我没有可用的 PHP 5.5+ 版本，所以我使用了来自 here 的 PBKDF2 实现。