ruby-on-rails - 尝试使用已在rails中加密的openssl/golang解密字符串

Question

我正在尝试解密在我的rails项目中已加密的字符串。这就是我加密数据的方式：

def encrypt_text(text_To_encrypt)
        # 0. generate the key using command openssl rand -hex 16 on linux machines
        # 1. Read the secret from config
        # 2. Read the salt from config
        # 3. Encrypt the data
        # 4. return the encypted data
        # Ref: http://www.monkeyandcrow.com/blog/reading_rails_how_does_message_encryptor_work/
        secret = Rails.configuration.miscconfig['encryption_key']
        salt = Rails.configuration.miscconfig['encryption_salt']
        key = ActiveSupport::KeyGenerator.new(secret).generate_key(salt, 32)
        crypt = ActiveSupport::MessageEncryptor.new(key)
        encrypted_data = crypt.encrypt_and_sign(text_To_encrypt)
        encrypted_data
end

现在的问题是我无法使用openssl对其解密。它只是显示错误的魔术数。在open ssl中执行此操作后，我的计划是在golang中对其进行解密。

这是我尝试使用openssl对其解密的方法：

openssl enc -d -aes-256-cbc -salt -in encrypted.txt -out decrypted.txt -d -pass pass:<the key given in rails> -a

这只是显示错误的魔术数字

Answer 1

除非您了解并处理了两个系统如何进行加密的许多复杂细节，否则尝试对在不同系统中加密的数据进行解密将无法进行。尽管Rails和openssl命令行工具都在底层使用OpenSSL库进行加密操作，但是它们都以自己独特的方式使用了OpenSSL库，这些方法不能直接进行互操作。

如果您靠近两个系统，将会看到例如：


Rails消息加密器不仅对消息进行加密，还对其进行签名
Rails加密器使用Marshal序列化输入数据
openssl enc工具期望加密的数据以具有Salted__<salt>标头的独特文件格式显示（这就是为什么您从openssl收到错误的幻数消息的原因）
openssl工具必须正确配置为使用与Rails加密器和密钥生成器相同的密码，因为openssl的默认设置与Rails的默认设置不同
自Rails 5.2起，默认密码配置发生了重大变化。


有了这个一般信息，我们可以看一个实际的例子。它已在Rails 4.2中进行了测试，但在Rails 5.1之前也应该能够正常工作。

Rails加密消息的剖析

让我从您介绍的代码稍作修改开始。唯一的更改是将password和salt预设为静态值并打印很多调试信息：

def encrypt_text(text_to_encrypt)
  password = "password" # the password to derive the key
  salt = "saltsalt" # salt must be 8 bytes

  key = ActiveSupport::KeyGenerator.new(password).generate_key(salt, 32)

  puts "salt (hexa) = #{salt.unpack('H*').first}" # print the saltin HEX
  puts "key (hexa) = #{key.unpack('H*').first}" # print the generated key in HEX

  crypt = ActiveSupport::MessageEncryptor.new(key)
  output = crypt.encrypt_and_sign(text_to_encrypt)
  puts "output (base64) = #{output}"
  output
end

encrypt_text("secret text")

运行此命令时，将获得类似以下输出的内容：

salt (hexa) = 73616c7473616c74
key (hexa) = 196827b250431e911310f5dbc82d395782837b7ae56230dce24e497cf07b6518
output (base64) = SGRTUXYxRys1N1haVWNpVWxxWTdCMHlyMk15SnQ0dWFBOCt3Z0djWVdBZz0tLTkrd1hBNWJMVm9HcnptZ3loOG1mNHc9PQ==--80d091e8799776113b2c0efd1bf75b344bf39994

最后一行（encrypt_and_sign方法的输出）是由--分隔的两部分的组合（请参见source）：


加密的邮件（Base64编码）和
消息签名（Base64编码）。


签名对于加密并不重要，因此让我们看一下第一部分-让我们在Rails控制台中对其进行解码：

> Base64.strict_decode64("SGRTUXYxRys1N1haVWNpVWxxWTdCMHlyMk15SnQ0dWFBOCt3Z0djWVdBZz0tLTkrd1hBNWJMVm9HcnptZ3loOG1mNHc9PQ==")
=> "HdSQv1G+57XZUciUlqY7B0yr2MyJt4uaA8+wgGcYWAg=--9+wXA5bLVoGrzmgyh8mf4w=="

您可以看到，解码后的消息再次由两个以--分隔的Base64编码部分组成（请参见source）：


加密的消息本身
加密中使用的初始化向量


Rails消息加密器默认情况下使用aes-256-cbc密码（请注意，自Rails 5.2起，此密码已更改）。该密码需要一个初始化向量，该初始化向量由Rails随机生成，并且必须存在于加密输出中，以便我们可以将其与密钥一起使用来解密消息。

而且，Rails不会将输入数据加密为简单的纯文本，而是默认使用Marshal序列化器（source）加密数据的序列化版本。如果我们使用openssl解密这种序列化的值，我们仍然会得到原始纯文本数据的乱码（序列化）版本。这就是为什么在Rails中加密数据时更禁用禁用序列化的原因。这可以通过将参数传递给加密方法来完成：

  # crypt = ActiveSupport::MessageEncryptor.new(key)
  crypt = ActiveSupport::MessageEncryptor.new(key, serializer: ActiveSupport::MessageEncryptor::NullSerializer)

重新运行该代码所产生的输出比以前的版本略短，因为加密的数据现在尚未序列化：

salt (hexa) = 73616c7473616c74
key (hexa) = 196827b250431e911310f5dbc82d395782837b7ae56230dce24e497cf07b6518
output (base64) = SUlIWFBjSXRUc0JodEMzLzhXckJzUT09LS1oZGtPV1ZRc2I5Wi8zOG01dFNOdVdBPT0=--58bbaf983fd20459062df8b6c59eb470311cbca9

最后，我们必须找到有关加密密钥派生过程的一些信息。 source告诉我们KeyGenerator将pbkdf2_hmac_sha1算法与2**16 = 65536迭代一起使用，以从密码/机密中获取密钥。

openssl加密邮件的剖析

现在，需要在openssl侧进行类似的调查，以了解其解密过程的详细信息。首先，如果使用openssl enc工具加密任何内容，您将发现输出具有不同的格式：

Salted__<salt><encrypted_message>

它以Salted__魔术字符串开头，然后是盐（十六进制形式），最后是加密数据。为了能够使用此工具解密任何数据，我们必须将加密的数据转换为相同的格式。

openssl工具默认情况下使用EVP_BytesToKey（请参见source）派生密钥，但可以使用pbkdf2_hmac_sha1和-pbkdf2选项将其配置为使用-md sha1算法。可以使用-iter选项设置迭代次数。

如何在openssl中解密Rails加密的消息

因此，最后我们有了足够的信息来实际尝试对openssl中的Rails加密消息进行解密。

首先，我们必须再次对Rails加密输出的第一部分进行解码，以获取加密数据和初始化向量：

> Base64.strict_decode64("SUlIWFBjSXRUc0JodEMzLzhXckJzUT09LS1oZGtPV1ZRc2I5Wi8zOG01dFNOdVdBPT0=")
=> "IIHXPcItTsBhtC3/8WrBsQ==--hdkOWVQsb9Z/38m5tSNuWA=="

现在，让我们看一下IV（第二部分）并将其转换为六进制字符串形式，因为这是openssl所需的形式：

> Base64.strict_decode64("hdkOWVQsb9Z/38m5tSNuWA==").unpack("H*").first
=> "85d90e59542c6fd67fdfc9b9b5236e58"  # the initialization vector in hex form

现在我们需要获取Rails加密的数据并将其转换为openssl可以识别的格式，即在其前面加上魔术字符串和salt并再次对其进行Base64编码：

> Base64.strict_encode64("Salted__" + "saltsalt" + Base64.strict_decode64("IIHXPcItTsBhtC3/8WrBsQ=="))
=> "U2FsdGVkX19zYWx0c2FsdCCB1z3CLU7AYbQt//FqwbE=" # encrypted data suitable for openssl

最后，我们可以构造openssl命令来解密数据：

$ echo  "U2FsdGVkX19zYWx0c2FsdCCB1z3CLU7AYbQt//FqwbE=" | 
> openssl enc -aes-256-cbc -d -iv 85d90e59542c6fd67fdfc9b9b5236e58 \
>   -pass pass:password -pbkdf2 -iter 65536 -md sha1 -a
secret text

而且，我们成功解密了初始消息！

openssl参数如下：


-aes-256-cbc设置与Rails用于加密的相同密码
-d代表解密
-iv以十六进制字符串形式传递初始化向量
-pass pass:password将用于导出加密密钥的密码设置为“ password”
-pbkdf2和-md sha1设置与Rails（pbkdf2_hmac_sha1）相同的密钥派生算法
-iter 65536设置与Rails中相同的密钥派生迭代次数
-a允许使用Base64编码的加密数据-无需处理文件中的原始字节


默认情况下，openssl从STDIN读取数据，因此我们仅使用echo将加密数据（以正确格式）传递给openssl。

调试

如果在使用openssl解密时遇到任何问题，将-P参数添加到命令行会很有用，该命令行会输出有关密码/密钥参数的调试信息：

$ echo ... | openssl ... -P
salt=73616C7473616C74
key=196827B250431E911310F5DBC82D395782837B7AE56230DCE24E497CF07B6518
iv =85D90E59542C6FD67FDFC9B9B5236E58

salt，key和iv值必须与上面打印的encrypt_text方法中原始代码打印的调试值相对应。如果它们不同，则说明您做错了什么...

现在，我想您在尝试解密消息时会遇到类似的问题，但是我认为您现在有一些不错的指针可以开始。