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EVPインターフェースを使用したAES-GCMのOpenSSL Cの例

AES-GCMの暗号化/復号化を試してみましたが、問題があります。

ctx     = EVP_CIPHER_CTX_new();

//Get the cipher.
cipher  = EVP_aes_128_gcm ();


#define     GCM_IV      "000000000000"
#define     GCM_ADD     "0000"
#define     TAG_SIZE    16
#define     ENC_SIZE    64


//Encrypt the data first.
//Set the cipher and context only.
retv    = EVP_EncryptInit (ctx, cipher, NULL, NULL);

//Set the nonce and tag sizes.
//Set IV length. [Optional for GCM].

retv    = EVP_CIPHER_CTX_ctrl (ctx, EVP_CTRL_GCM_SET_IVLEN, strlen((const char *)GCM_IV), NULL);

//Now initialize the context with key and IV. 
retv    = EVP_EncryptInit (ctx, NULL, (const unsigned char *)keybuf, (const unsigned char *)GCM_IV);

//Add Additional associated data (AAD). [Optional for GCM]
retv    = EVP_EncryptUpdate (ctx, NULL, (int *)&enclen, (const unsigned char *)GCM_ADD, strlen(GCM_ADD));

//Now encrypt the data.
retv    = EVP_EncryptUpdate (ctx, (unsigned char *)encm, (int *)&enclen, (const unsigned char *)msg, _tcslen (msg) *sizeof(Char));

//Finalize.
retv    = EVP_EncryptFinal (ctx, (unsigned char *)encm + enclen, (int *)&enclen2);
enclen  += enclen2;


//Append authentication tag at the end.
retv    = EVP_CIPHER_CTX_ctrl (ctx, EVP_CTRL_GCM_GET_TAG, TAG_SIZE, (unsigned char *)encm + enclen);

//DECRYPTION PART
//Now Decryption of the data.
//Then decrypt the data.
//Set just cipher.
retv    = EVP_DecryptInit(ctx, cipher, NULL, NULL);

//Set Nonce size.
retv    = EVP_CIPHER_CTX_ctrl (ctx, EVP_CTRL_GCM_SET_IVLEN, strlen((const char *)GCM_IV), NULL);

//Set Tag from the data.
retv    = EVP_CIPHER_CTX_ctrl (ctx, EVP_CTRL_GCM_SET_TAG, TAG_SIZE, (unsigned char *)encm + enclen);

//Set key and IV (nonce).
retv    = EVP_DecryptInit (ctx, NULL, (const unsigned char*)keybuf, (const unsigned char *)GCM_IV);

//Add Additional associated data (AAD).
retv    = EVP_DecryptUpdate (ctx, NULL, (int *)&declen, (const unsigned char *)GCM_ADD,
                             strlen((const char *)GCM_ADD));

//Decrypt the data.
retv    = EVP_DecryptUpdate (ctx, decm, (int *)&declen, (const unsigned char *)encm, enclen);


//Finalize.
retv    = EVP_DecryptFinal (ctx, (unsigned char*)decm + declen, (int *)&declen2);

このコードは正常に機能しています（一部変更あり）。メッセージの暗号化と復号化です。問題は、暗号化テキストが復号化の前に変更された場合でも、テキストを復号化することです（ただし、間違っています）。認証された暗号化についての私の理解によれば、そのような場合、変更された暗号文を解読すべきではありません。

どこが間違っているのですか？ OpenSSLのEVPインターフェースを使用してAES-GCMの適切な例を入手できますか？

copensslaesaes-gcm
14
doptimusprime

たとえば、更新の呼び出しごとに128バイトを暗号化および復号化する例を次に示します。

  int howmany, dec_success, len;
  const EVP_CIPHER *cipher;
  switch(key_len)
  {
  case 128: cipher  = EVP_aes_128_gcm ();break;
  case 192: cipher  = EVP_aes_192_gcm ();break;
  case 256: cipher  = EVP_aes_256_gcm ();break;
  default:break;
  }
  // Encrypt
  EVP_CIPHER_CTX *ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
  EVP_EncryptInit (ctx, cipher, KEY, IV);
  EVP_EncryptUpdate (ctx, NULL, &howmany, AAD, aad_len);
  len = 0;
  while(len <= in_len-128)
  {
     EVP_EncryptUpdate (ctx, CIPHERTEXT+len, &howmany, PLAINTEXT+len, 128);
     len+=128;
  }
  EVP_EncryptUpdate (ctx, CIPHERTEXT+len, &howmany, PLAINTEXT+len, in_len - len);
  EVP_EncryptFinal (ctx, TAG, &howmany);
  EVP_CIPHER_CTX_ctrl (ctx, EVP_CTRL_GCM_GET_TAG, 16, TAG);  
  EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
  // Decrypt
  ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();      
  EVP_DecryptInit (ctx, cipher, KEY, IV);
  EVP_CIPHER_CTX_ctrl (ctx, EVP_CTRL_GCM_SET_TAG, 16, ref_TAG);
  EVP_DecryptInit (ctx, NULL, KEY, IV);
  EVP_DecryptUpdate (ctx, NULL, &howmany, AAD, aad_len);
  len = 0;
  while(len <= in_len-128)
  {
     EVP_DecryptUpdate (ctx, decrypted_CT+len, &howmany, CIPHERTEXT+len, 128);
     len+=128;
  }
  EVP_DecryptUpdate (ctx, decrypted_CT+len, &howmany, CIPHERTEXT+len, in_len-len);
  dec_success = EVP_DecryptFinal (ctx, dec_TAG, &howmany);
  EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);

最後に、dec_successの値が1であることを確認する必要があります。CIPHERTEXTを変更する場合は、暗号化を解除する前に、値0を取得する必要があります。

19
Vlad Krasnov

現代性のために編集された回答：

EVP_DecryptFinal（）（またはEVP_DecryptFinal_ex（））への呼び出しからの戻り値を確認して、暗号文の復号化に成功したかどうかを確認する必要があります。

OpenSSLは、Cで記述されたAES GCMの完全に機能する例を提供します。テストベクトルも含まれます。ここで見つけることができます https://github.com/openssl/openssl/blob/master/demos/evp/aesgcm.c または「openssl evp aesgcm.c」で検索してください

元の5年前の質問とその回答は、EVP_ * Init（）およびEVP_ * Final（）APIを使用するコードを示しています。これらは非推奨になり、EVP_ * Init_ex（）およびEVP_ * Final_ex（）に置き換えられました。「呼び出しごとに割り当てたり解放したりせずに既存のコンテキストを再利用できるためです。」 （ openssl引用 ）

私の経験では、これらの呼び出しのラッパー関数を記述している場合、しないでくださいEAD_EncryptUpdate_ex（）をNULLおよびAADの0で呼び出します。これはOpenSSLの新しいバージョンで変更されている可能性がありますが、2013年の時点で暗号化エラーが発生していました。

これはこの質問の範囲からかなり外れていますが、誰かを助けるために、ここにOpenSSL APIを使用するiOS/Objective Cの実装が機能しています。

#include <openssl/Rand.h>
#include <openssl/ecdsa.h>
#include <openssl/obj_mac.h>
#include <openssl/err.h>
#include <openssl/pem.h>
#include <openssl/evp.h>

#define AES_256_KEY_LENGTH      32
#define AES_256_KEY_LENGTH_BITS 256
#define AES_256_IVEC_LENGTH     12
#define AES_256_GCM_TAG_LENGTH  16

// encrypt plaintext.
// key, ivec and tag buffers are required, aad is optional
// depending on your use, you may want to convert key, ivec, and tag to NSData/NSMutableData
+ (BOOL) aes256gcmEncrypt:(NSData*)plaintext
               ciphertext:(NSMutableData**)ciphertext
                      aad:(NSData*)aad
                      key:(const unsigned char*)key
                     ivec:(const unsigned char*)ivec
                      tag:(unsigned char*)tag {

    int status = 0;
    *ciphertext = [NSMutableData dataWithLength:[plaintext length]];
    if (! *ciphertext)
        return NO;

    // set up to Encrypt AES 256 GCM
    int numberOfBytes = 0;
    EVP_CIPHER_CTX *ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
    EVP_EncryptInit_ex (ctx, EVP_aes_256_gcm(), NULL, NULL, NULL);

    // set the key and ivec
    EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ctx, EVP_CTRL_GCM_SET_IVLEN, AES_256_IVEC_LENGTH, NULL);
    EVP_EncryptInit_ex (ctx, NULL, NULL, key, ivec);

    // add optional AAD (Additional Auth Data)
    if (aad)
        status = EVP_EncryptUpdate( ctx, NULL, &numberOfBytes, [aad bytes], [aad length]);

    unsigned char * ctBytes = [*ciphertext mutableBytes];
    EVP_EncryptUpdate (ctx, ctBytes, &numberOfBytes, [plaintext bytes], (int)[plaintext length]);
    status = EVP_EncryptFinal_ex (ctx, ctBytes+numberOfBytes, &numberOfBytes);

    if (status && tag) {
        status = EVP_CIPHER_CTX_ctrl (ctx, EVP_CTRL_GCM_GET_TAG, AES_256_GCM_TAG_LENGTH, tag);
    }
    EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
    return (status != 0); // OpenSSL uses 1 for success
}

// decrypt ciphertext.
// key, ivec and tag buffers are required, aad is optional
// depending on your use, you may want to convert key, ivec, and tag to NSData/NSMutableData
+ (BOOL) aes256gcmDecrypt:(NSData*)ciphertext
                plaintext:(NSMutableData**)plaintext
                      aad:(NSData*)aad
                      key:(const unsigned char *)key
                     ivec:(const unsigned char *)ivec
                      tag:(unsigned char *)tag {

    int status = 0;

    if (! ciphertext || !plaintext || !key || !ivec)
        return NO;

    *plaintext = [NSMutableData dataWithLength:[ciphertext length]];
    if (! *plaintext)
        return NO;

    // set up to Decrypt AES 256 GCM
    int numberOfBytes = 0;
    EVP_CIPHER_CTX *ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
    EVP_DecryptInit_ex (ctx, EVP_aes_256_gcm(), NULL, NULL, NULL);

    // set the key and ivec
    EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ctx, EVP_CTRL_GCM_SET_IVLEN, AES_256_IVEC_LENGTH, NULL);
    status = EVP_DecryptInit_ex (ctx, NULL, NULL, key, ivec);

    // Set expected tag value. A restriction in OpenSSL 1.0.1c and earlier requires the tag before any AAD or ciphertext
    if (status && tag)
        EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ctx, EVP_CTRL_GCM_SET_TAG, AES_256_GCM_TAG_LENGTH, tag);

    // add optional AAD (Additional Auth Data)
    if (aad)
        EVP_DecryptUpdate(ctx, NULL, &numberOfBytes, [aad bytes], [aad length]);

    status = EVP_DecryptUpdate (ctx, [*plaintext mutableBytes], &numberOfBytes, [ciphertext bytes], (int)[ciphertext length]);
    if (! status) {
        //DDLogError(@"aes256gcmDecrypt: EVP_DecryptUpdate failed");
        return NO;
    }
    EVP_DecryptFinal_ex (ctx, NULL, &numberOfBytes);
    EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
    return (status != 0); // OpenSSL uses 1 for success
}
9
Eli Burke

OpenSSLには、AES-GCM暗号の使用に関する素晴らしいWikiページがあります。コード例も提供されています。このページへのリンクは Authenticated_Decryption_using_GCM_mode です。

私はこのウィキをフォローして、AES-GCMの解読を行いました。コードセグメントは以下にコピーされます

int decrypt(unsigned char *ciphertext, int ciphertext_len, unsigned char *aad,
    int aad_len, unsigned char *tag, unsigned char *key, unsigned char *iv,
    unsigned char *plaintext)
{
    EVP_CIPHER_CTX *ctx;
    int len;
    int plaintext_len;
    int ret;

    /* Create and initialise the context */
    if(!(ctx = EVP_CIPHER_CTX_new())) handleErrors();

    /* Initialise the decryption operation. */
    if(!EVP_DecryptInit_ex(ctx, EVP_aes_256_gcm(), NULL, NULL, NULL))
        handleErrors();

    /* Set IV length. Not necessary if this is 12 bytes (96 bits) */
    if(!EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ctx, EVP_CTRL_GCM_SET_IVLEN, 16, NULL))
        handleErrors();

    /* Initialise key and IV */
    if(!EVP_DecryptInit_ex(ctx, NULL, NULL, key, iv)) handleErrors();

    /* Provide any AAD data. This can be called zero or more times as
     * required
     */
    if(!EVP_DecryptUpdate(ctx, NULL, &len, aad, aad_len))
        handleErrors();

    /* Provide the message to be decrypted, and obtain the plaintext output.
     * EVP_DecryptUpdate can be called multiple times if necessary
     */
    if(!EVP_DecryptUpdate(ctx, plaintext, &len, ciphertext, ciphertext_len))
        handleErrors();
    plaintext_len = len;

    /* Set expected tag value. Works in OpenSSL 1.0.1d and later */
    if(!EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ctx, EVP_CTRL_GCM_SET_TAG, 16, tag))
        handleErrors();

    /* Finalise the decryption. A positive return value indicates success,
     * anything else is a failure - the plaintext is not trustworthy.
     */
    ret = EVP_DecryptFinal_ex(ctx, plaintext + len, &len);

    /* Clean up */
    EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);

    if(ret > 0)
    {
        /* Success */
        plaintext_len += len;
        return plaintext_len;
    }
    else
    {
        /* Verify failed */
        return -1;
    }
}

また、人々が指摘したように、EVP_DecryptFinal_ex（）から返された値を確認する必要があります。暗号化テキストが少し変更されても、暗号化を解除できますが、認証タグ（またはMac）を検証できないため、最終的な戻り値はtrueになりません。

3
linbianxiaocao

OpenSSLは認証を担当しません。 EVP_DecryptFinalの戻り値を確認してください。 1の場合、復号化されたデータの認証タグは、指定したタグと同じです。

タグが異なる場合は、復号化されたデータを偽造として破棄する必要があります。タグが等しい場合、データは問題ありません。

認証は段階的であり、Updateを数回呼び出すことができるため、認証を完了する前にデータを復号化する必要があります。

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Vlad Krasnov