java - 在 OpenSSL 中完成的 AES 加密成功解密，但在 Java 中加密时失败

Question

我已经使用下面的 OpenSSL 代码进行了 AES 加密，并在税务网站上成功解密

openssl rand 48 > 48byterandomvalue.bin
hexdump /bare 48byterandomvalue.bin > 48byterandomvalue.txt

set /a counter=0
for /f "tokens=* delims= " %%i in (48byterandomvalue.txt) do (
set /a counter=!counter!+1
set var=%%i
if "!counter!"=="1" (set aes1=%%i)
if "!counter!"=="2" (set aes2=%%i)
if "!counter!"=="3" (set iv=%%i)
)

set result1=%aes1:~0,50%
set result1=%result1: =%
set result2=%aes2:~0,50%
set result2=%result2: =%
set aeskey=%result1%%result2%
set initvector=%iv:~0,50%
set initvector=%initvector: =%

openssl aes-256-cbc -e -in PAYLOAD.zip -out PAYLOAD -K %aeskey% -iv %initvector%

openssl rsautl -encrypt -certin -inkey test_public.cer -in 
48byterandomvalue.bin -out 000000.00000.TA.840_Key

但作为迁移的一部分，我想在 Java 中做同样的事情，所以我使用了 javax.crypto 和 java.security 库，但解密失败我将文件上传到税务网站

//creating the random AES-256 secret key
SecureRandom srandom = new SecureRandom(); 
KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES");
keyGen.init(256);
SecretKey secretKey = keyGen.generateKey();
byte[] aesKeyb = secretKey.getEncoded();

//creating the initialization vector
byte[] iv = new byte[128/8];
srandom.nextBytes(iv);
IvParameterSpec ivspec = new IvParameterSpec(iv);

byte[] encoded = Files.readAllBytes(Paths.get(filePath));
str = new String(encoded, StandardCharsets.US_ASCII);

//fetching the Public Key from certificate
FileInputStream fin = new FileInputStream("test_public.cer");
CertificateFactory f = CertificateFactory.getInstance("X.509");
X509Certificate certificate = (X509Certificate)f.generateCertificate(fin);
PublicKey pk = certificate.getPublicKey();

//encrypting the AES Key with Public Key
Cipher RSACipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
RSACipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pk);
byte[] RSAEncrypted = RSACipher.doFinal(aesKeyb);

FileOutputStream out = new FileOutputStream("000000.00000.TA.840_Key");
out.write(RSAEncrypted);
out.write(iv);
out.close();

另外，java生成的AES key 和openssl生成的不一样。你们能帮忙吗。

编辑 1: 以下是使用的 AES 加密代码:

Cipher AESCipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
AESCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, ivspec);
byte[] AESEncrypted = AESCipher.doFinal(str.getBytes("UTF-8"));
String encryptedStr = new String(AESEncrypted);

Answer 1

• 脚本和Java代码用RSA加密的数据不同:

  该脚本生成一个随机的 48 字节序列并将其存储在文件 48byterandomvalue.bin 中。前 32 个字节用作 AES key ，最后 16 个字节用作 IV。 key 和 IV 用于在 CBC 模式下使用 AES-256 加密文件 PAYLOAD.zip，并将其存储为文件 PAYLOAD。文件 48byterandomvalue.bin 使用 RSA 加密并存储为文件 000000.00000.TA.840_Key。

  在 Java 代码中，生成一个随机的 32 字节 AES key 和一个随机的 16 字节 IV。两者都用于在 CBC 模式下使用 AES-256 执行加密。 AES key 使用 RSA 加密，与未加密的 IV 连接，结果存储在文件 000000.00000.TA.840_Key 中。

  000000.00000.TA.840_Key 文件的内容对于脚本和 Java 代码是不同的。对于使用脚本逻辑生成 file 000000.00000.TA.840_Key 的 Java 代码，未加密 AES key 必须与未加密的 IV 和 this 结果必须使用 RSA 加密:

  ...
  //byte[] aesKeyb byte-array with random 32-bytes key
  //byte[] iv      byte-array with random 16-bytes iv
  byte[] key_iv = new byte[aesKeyb.length + iv.length];
  System.arraycopy(aesKeyb, 0, key_iv, 0, aesKeyb.length);
  System.arraycopy(iv, 0, key_iv, aesKeyb.length, iv.length);
  ...
  byte[] RSAEncrypted = RSACipher.doFinal(key_iv);
  FileOutputStream out = new FileOutputStream("000000.00000.TA.840_Key");
  out.write(RSAEncrypted);
  out.close();
  ...
  

  注意:IV 不必是 secret 的，因此不需要加密。只有在 Java 代码中生成脚本结果时才需要加密。

• 另一个问题涉及将任意二进制数据转换为字符串。如果编码不合适(例如 ASCII 或 UTF8)，这通常会导致数据损坏。因此

  ...
  byte[] encoded = Files.readAllBytes(Paths.get(filePath));
  str = new String(encoded, StandardCharsets.US_ASCII);           // Doesn't work: ASCII (7-bit) unsuitable for arbitrary bytes, *        
  ...
  byte[] AESEncrypted = AESCipher.doFinal(str.getBytes("UTF-8")); // Doesn't work: UTF-8 unsuitable for arbitrary bytes and additionally different from * 
  String encryptedStr = new String(AESEncrypted);                 // Doesn't work: UTF-8 unsuitable for arbitrary bytes
  ...
  

  应该替换为

  ...
  byte[] encoded = Files.readAllBytes(Paths.get(filePath));
  ...
  byte[] AESEncrypted = AESCipher.doFinal(encoded);
  FileOutputStream out = new FileOutputStream("PAYLOAD");
  out.write(AESEncrypted);
  out.close();
  ...
  

  在字符串中存储任意数据的合适编码是例如Base64，但在本例中这不是必需的，因为脚本中也未使用 Base64 编码。

• 尝试这些改变。如果出现其他问题，最好分别测试 AES 加密、RSA 加密和 key_iv 生成。这使得隔离错误变得更加容易。