c++ - C++ OpenSSL API：如何从 PBKDF2 派生计算 CLI 默认 IV

Question

我正在尝试在我的一个 C++ 程序中实现 AES 解密。想法是使用以下 openSSL 命令行来生成密文（但使用 C++ API 来破译）：

openssl enc -aes-256-cbc -in plaintext.txt -base64 -md sha512 -pbkdf2 -pass pass:<passwd>

由于官方文档有点太复杂，我基于本教程的实现来实现解密：https ://eclipsesource.com/blogs/2017/01/17/tutorial-aes-encryption-and-decryption-with-openssl /

它确实运作良好，但使用了一个已弃用的密钥派生算法，我想用 PBKDF2 替换它。

据我了解，我应该使用PKCS5_PBKDF2_HMAC()而不是EVP_BytesToKey()教程中的建议。我的问题是它EVP_BytesToKey能够从盐和密码中导出密钥和IVPKCS5_PBKDF2_HMAC ，而似乎一次只能导出一个。

我找不到更多关于如何获取key和IV的信息/教程，并尝试了几种实现，但找不到 openSSL CLI 如何生成 IV。我真的很想避免在 CLI 或有效负载中编写 IV，本教程的实现非常方便。

有人可以帮助我吗？

谢谢，最好的问候

标签： c++encryptionopensslaespbkdf2

Answer 1

我意识到这个问题到现在已经大约一个月了，但我在搜索有关做类似事情的信息时遇到了它。鉴于这里缺乏答案，我去源头寻找答案。

TL；DR（直接回答）

PKCS5_PBKDF2_HMAC()同时生成密钥和IV。虽然它被连接到一个字符串。您可以将字符串拆分为所需的部分。

const EVP_CIPHER *cipher = EVP_aes_256_cbc();
int iklen = EVP_CIPHER_key_length(cipher);
int ivlen = EVP_CIPHER_iv_length(cipher);
PKCS5_PBKDF2_HMAC(pass, -1, salt, 8, iter, EVP_sha512(), iklen + ivlen, keyivpair);
memcpy(key, keyivpair, iklen);
memcpy(iv, keyivpair + iklen, ivlen);

详细说明

在进入细节之前，我觉得我应该提到我使用的是 C 而不是 C++。但是，我确实希望所提供的信息即使对 C++ 也有帮助。

首先需要在应用程序中从 base64 解码字符串。之后，我们可以继续进行密钥和 IV 生成。openssl 工具通过以字符串 'Salted__' 后跟 8 个字节的 salt（至少对于 aes-256-cbc 而言）开头的加密字符串来指示正在使用 salt。除了盐，我们还需要知道密钥和 IV 的长度。幸运的是，对此有 API 调用。

const EVP_CIPHER *cipher = EVP_aes_256_cbc();
int iklen = EVP_CIPHER_key_length(cipher);
int ivlen = EVP_CIPHER_iv_length(cipher);

我们还需要知道迭代次数（使用时 openssl 1.1.1 中的默认-pbkdf2值为10000），以及在这种情况下将使用的消息摘要函数EVP_sha512()（由 option 指定-md sha512）。

当我们具备以上所有条件时，就该打电话了PKCS5_PBKDF2_HMAC()。

PKCS5_PBKDF2_HMAC(pass, -1, salt, 8, iter, EVP_sha512(), iklen + ivlen, keyivpair);

关于论点的简短信息

1. pass 的类型是 (const char *)
2. 密码长度 (int)，如果设置为 -1，长度将由 strlen(pass) 确定
3. salt 的类型为 (const unsigned char *)
4. 盐长（整数）
5. 迭代次数（整数）
6. 消息摘要 (const EVP_MD *)，在这种情况下由返回EVP_sha512()
7. 键的总长度 + iv (int)
8. keyivpair (unsigned char *)，这是存储密钥和 IV 的地方

现在我们需要将密钥和 IV 分开并将它们存储在单独的变量中。

unsigned char key[EVP_MAX_KEY_LENGTH];  
unsigned char iv[EVP_MAX_IV_LENGTH];
memcpy(key, keyivpair, iklen);
memcpy(iv, keyivpair + iklen, ivlen);

现在我们有了一个密钥和 IV，可用于解密由 openssl 工具加密的数据。

概念验证

为了进一步澄清，我编写了以下概念证明（针对 Linux 编写）。

/*               
 * PoC written by zoke                                                        
 * Compiled with gcc decrypt-poc.c -o decrypt-poc -lcrypto -ggdb3 -Wall -Wextra
 */              
#include <stdio.h>                                                            
#include <stdlib.h>                                                           
#include <string.h>                                                           
#include <openssl/conf.h>                                                     
#include <openssl/evp.h>                                                      
#include <openssl/err.h>                                                      

void bail() {    
  ERR_print_errors_fp(stderr);                                                
  exit(EXIT_FAILURE);                                                         
}                

int main(int argc, char *argv[]) {
  if(argc < 3)   
    bail();      
  unsigned char key[EVP_MAX_KEY_LENGTH];  
  unsigned char iv[EVP_MAX_IV_LENGTH];
  unsigned char salt[8]; // openssl tool uses 8 bytes for salt
  unsigned char decodeddata[256];
  unsigned char ciphertext[256];
  unsigned char plaintext[256];
  const char *pass = argv[1]; // use first argument as password (PoC only)
  unsigned char *encodeddata = (unsigned char *)argv[2]; // use second argument
  int decodeddata_len, ciphertext_len, plaintext_len, len;

  // Decode base64 string provided as second option
  EVP_ENCODE_CTX *ctx;
  if(!(ctx = EVP_ENCODE_CTX_new()))
    bail();      
  EVP_DecodeInit(ctx);
  EVP_DecodeUpdate(ctx, decodeddata, &len, encodeddata, strlen((const char*)encodeddata));
  decodeddata_len = len;
  if(!EVP_DecodeFinal(ctx, decodeddata, &len))
    bail();      
  EVP_ENCODE_CTX_free(ctx);

  // openssl tool format seems to be 'Salted__' + salt + encrypted data
  // take it apart
  memcpy(salt, decodeddata + 8, 8); // 8 bytes starting at 8th byte
  memcpy(ciphertext, decodeddata + 16, decodeddata_len - 16); // all but the 16 first bytes
  ciphertext_len = decodeddata_len - 16;

  // Get some needed information
  const EVP_CIPHER *cipher = EVP_aes_256_cbc();
  int iklen = EVP_CIPHER_key_length(cipher);
  int ivlen = EVP_CIPHER_iv_length(cipher);
  int iter = 10000; // default in openssl 1.1.1
  unsigned char keyivpair[iklen + ivlen];                                     

  // Generate the actual key IV pair                                          
  if(!PKCS5_PBKDF2_HMAC(pass, -1, salt, 8, iter, EVP_sha512(), iklen + ivlen, keyivpair))
    bail();      
  memcpy(key, keyivpair, iklen);                                              
  memcpy(iv, keyivpair + iklen, ivlen);                                       

  // Decrypt data                                                             
  EVP_CIPHER_CTX *cipherctx;                                                  
  if(!(cipherctx = EVP_CIPHER_CTX_new()))                                     
    bail();      
  if(!EVP_DecryptInit_ex(cipherctx, cipher, NULL, key, iv))                   
    bail();      
  if(!EVP_DecryptUpdate(cipherctx, plaintext, &len, ciphertext, ciphertext_len))
    bail();      
  plaintext_len = len;                                                        
  if(!EVP_DecryptFinal_ex(cipherctx, plaintext + len, &len))                  
    bail();      
  plaintext_len += len;                                                       
  EVP_CIPHER_CTX_free(cipherctx);                                             
  plaintext[plaintext_len] = '\0'; // add null termination                    

  printf("%s", plaintext);                                                    

  exit(EXIT_SUCCESS);
}

通过运行测试的应用程序

$ openssl aes-256-cbc -e -a -md sha512 -pbkdf2 -pass pass:test321 <<< "Some secret data"
U2FsdGVkX19ZNjDQXX/aACg7d4OopxqvpjclkaSuybeAxOhVRIONXoCmCQaG/Vg9
$ ./decrypt-poc test321 U2FsdGVkX19ZNjDQXX/aACg7d4OopxqvpjclkaSuybeAxOhVRIONXoCmCQaG/Vg9
Some secret data

命令行工具使用的 Key/IV 生成位于apps/enc.c中，在解决这个问题时非常有用。