c++ - AES 解密大于可用 RAM 的文件

Question

到目前为止，我曾经使用 AES 解密文件(位于 U 盘上)，如下所示:

FILE * fp = fopen(filePath, "r");
vector<char> encryptedChars;

if (fp == NULL) {
    //Could not open file
    continue;
}

while(true) {
    int nextEncryptedChar = fgetc(fp);

    if (nextEncryptedChar == EOF) {
        break;
    }

    encryptedChars.push_back(nextEncryptedChar);
 }

 fclose(fp);

 char encryptedFileArray[encryptedChars.size()];
 int encryptedByteCount = encryptedChars.size();

 for (int x = 0; x < aantalChars; x++) {
     encryptedFileArray[x] = encryptedChars[x];
 }

 encryptedChars.clear();

 AES aes;

 //Decrypt the message in-place
 aes.setup(key, AES::KEY_128, AES::MODE_CBC, iv);
 aes.decrypt(encryptedFileArray, sizeof(encryptedFileArray));
 aes.clear();

这非常适用于小文件。此时，我从 U 盘打开一个文件，将所有字符存储到一个 vector 中，然后将该 vector 复制到一个数组中。我知道 &encryptedChars[0] 也可以用作数组指针并且会节省一些内存。

现在我想解密一个 256Kb(而不是 1Kb)的文件。将数据复制到源数组中至少需要 256Kb 的 RAM。但是，我只有 100Kb 可供使用，因此无法创建包含加密数据的源数组。

所以我尝试使用 fopen 给我的 FILE * 作为 FILE 指针，并在同一个 USB 内存棒上创建了一个新文件作为目标指针。我希望解密轮将使用 USB 内存棒的内存，而不是堆上的可用内存。

FILE * fp = fopen(encryptedFilePath, "r");
FILE * fpDecrypt = fopen(decryptedFilePath, "w+");

if (fp == NULL || fpDecrypt == NULL) {
     //Could not open file!?
     return;
}

AES aes;

//Decrypt the message in-place
aes.setup(key, AES::KEY_128, AES::MODE_CBC, iv);
aes.decrypt((const char*)fp, fpDecrypt, firmwareSize); 
aes.clear();

不幸的是，系统锁定了(不知道为什么)。

有人知道我是否可以将 FILE * 传递给需要 const char * 作为源和 void * 作为目标的函数吗？

我正在使用以下库:https://os.mbed.com/users/neilt6/code/AES/docs/tip/AES_8h_source.html

谢谢!

Answer 1

许多加密库提供“增量”API，允许逐段加密/解密数据流，而无需将流加载到内存中。不幸的是，似乎 the library you're using没有(或者至少没有明确记录)。

但是，如果你知道how CBC mode encryption works ，可以自己推出。基本上，您需要做的就是获取前一个密文 block 的最后一个 AES block (即最后 16 个字节)，并在解密(或加密)下一个 block 时将其用作 IV，如下所示:

char buffer[1024];  // this needs to be a multiple of 16 bytes!
char ivTemp[16];
while(true) {
    int bytesRead = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), inputFile);

    // save last 16 bytes of ciphertext as IV for next block
    if (bytesRead == sizeof(buffer)) memcpy(ivTemp, buffer + bytesRead - 16, 16);

    // decrypt the message in-place
    AES aes;
    aes.setup(key, AES::KEY_128, AES::MODE_CBC, iv);
    aes.decrypt(buffer, bytesRead);
    aes.clear();

    // write out decrypted data (todo: check for write errors!)
    fwrite(buffer, 1, bytesRead, outputFile);

    // use the saved last 16 bytes of ciphertext as IV for next block
    if (bytesRead == sizeof(buffer)) memcpy(iv, ivTemp, 16);

    if (bytesRead < sizeof(buffer)) break;  // end of file (or read error)
}

请注意，此代码将覆盖 iv 数组。不过，这应该没问题，因为无论如何您都不应该两次使用相同的 IV。 (事实上​​，在 CBC 模式下，IV 应该由加密器使用加密安全的 RNG 随机选择，并与消息一起发送。通常的方法是简单地将 IV 添加到消息文件中。)

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此外，上面的代码的效率略低于所需，因为它调用了 aes.setup() 并因此为每个 block 重新运行整个 AES key 扩展。不幸的是，我找不到任何已记录的方式告诉您的加密库更改 IV 而无需重新运行设置。

但是，查看 implementation of your library ，由 Sister Fister 链接在下面的评论中，看起来它已经用最后一个密文 block 替换了 IV 的内部拷贝。因此，看起来您真正需要做的就是为每个 block 调用aes.decrypt()，中间没有设置调用，一些像这样:

char buffer[1024];  // this needs to be a multiple of 16 bytes!

AES aes;
aes.setup(key, AES::KEY_128, AES::MODE_CBC, iv);

while(true) {
    int bytesRead = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), inputFile);

    // decrypt the chunk of data in-place (continuing from previous chunk)
    aes.decrypt(buffer, bytesRead);

    // write out decrypted data (todo: check for write errors!)
    fwrite(buffer, 1, bytesRead, outputFile);

    if (bytesRead < sizeof(buffer)) break;  // end of file (or read error)
}
aes.clear();

请注意，此代码依赖于加密库的一项功能，该功能未似乎已明确记录，即多次调用 aes.decrypt() 将导致解密被正确链接。 (对于 CBC 模式，这实际上是一件非常合理的事情，但如果不阅读代码或找到明确的文档，你永远无法确定。)你应该确保有一个全面的测试套件，并重新运行每当您升级库时进行测试。

另请注意，我没有测试过这些示例中的任何一个，因此显然可能存在错误或错别字。此外，您的加密库的文档有些稀疏，因此它可能无法完全像我假设的那样工作。请在使用之前彻底测试基于此代码的任何内容!