java - 对文件使用相同的 AES 算法的错误填充异常？

Question

我正在编写一个简单的自定义加密器/解密器。
基本上，我只是提取一个大文件的前 1024 个字节并对其进行加密。
我使用了 RandomAccessFile，以便我可以快速加密和解密前 1024 个字节。

现在，我面临的问题是，即使我使用相同的算法进行加密和解密。
加密工作正常，但解密会抛出一个 javax.crypto.BadPaddingException:Given final block not properly padded 。

无论我搜索多少，我都无法弄清楚哪里出了问题。对此的一些研究告诉我，由于 UTF 和 base64 等格式不同，填充不正确。但是我不确定如果我读取这样一个大文件的前 1024 个字节并且加密没有抛出异常，那么填充是如何不正确的。此外，我没有对字符串进行任何转换。

我在下面提供了简单的注释和代码

public class Encryptor {

private static final String ALGORITHM = "AES";
private static final String TRANSFORMATION = "AES";

public void encrypt(String key, File inputFile, File outputFile) throws CryptoException {
    doCrypto(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, inputFile, outputFile);
}

public void decrypt(String key, File inputFile, File outputFile) throws CryptoException {
    doCrypto(Cipher.DECRYPT_MODE, key, inputFile, outputFile);
}    
private void doCrypto(int cipherMode, String key, File inputFile, File outputFile) throws CryptoException {
    try {

        Key secretKey = new SecretKeySpec(key.getBytes(), ALGORITHM);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(TRANSFORMATION);
        cipher.init(cipherMode, secretKey);

        byte[] inputBytes = new byte[16];
        byte[] outputBytes = new byte[16];

        //Open the file in read write mode
        RandomAccessFile fileStore = new RandomAccessFile(inputFile, "rw"); 
        fileStore.seek(0); 

        //encrypt first 1024bytes
        int bytesRead = 0;
        for(int ctr=0;bytesRead!= -1 && ctr<64 ;ctr++){
            //get file pointer position
            long prevPosition = fileStore.getFilePointer();

            //read 16 bytes to array
            bytesRead = fileStore.read(inputBytes); 

            //if successful, go move back pointer and overwrite these 16 bytes with encrypted bytes
            if(bytesRead != 1){
                outputBytes = cipher.doFinal(inputBytes);
                fileStore.seek(prevPosition);
                fileStore.write(outputBytes);
            }   
        }

        fileStore.close();

    } catch (NoSuchPaddingException | NoSuchAlgorithmException | InvalidKeyException | BadPaddingException
            | IllegalBlockSizeException | IOException ex) {
        throw new CryptoException(ex);
    }
}

Answer 1

首先，"AES" 算法字符串由 SUN 提供商在内部转换为 "AES/ECB/PKCS5Padding"。这意味着您使用的是不安全的 ECB 模式加密，而不是更安全的 CBC 模式。

你得到BadPaddingException的原因很简单。当您使用 PKCS5Padding(或更准确地说是 PKCS#7 填充)时，每 16 个字节在加密期间被填充到 32 个字节。但是，您只存储未填充的 16 个字节。如果您尝试解密 unpadding 机制会尝试 unpad 原始未填充的明文，这将失败。

其次，read 方法实际上可能读取不到 16 个字节。它只读取最多 16 个字节。您需要创建一个单独的方法来始终精确读取 16 个字节。

多次调用doFinal 不是一个好主意。您最好一次读取 1024 个字节，然后调用 doFinal 或 - 甚至更好 - update 一次。在那种情况下，您应该使用例如"AES/CBC/NoPadding" 作为算法字符串。

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注意事项:

• 如果没有随机 IV，您仍然能够区分以相同字节开头的文件(或以相同字节开头的及时重新加密的文件)；
• 您可能需要某种协议(protocol)来处理小于 1024 字节的文件；
• 使用“try-with-resources”可能是一个非常好的主意；
• 使用文件的内存映射来实现更简洁的设计和(可能)更快的操作。