使用 OpenSSL AES 命令行工具和 OpenSSL AES API 时密文不同？

Question

为什么我使用 openssl aes 命令工具和 openssl AES api 时得到不同的密文？

我使用了三种类型的加密：

• a) openssl 命令行工具
• b) javax.cryto 中的
• 类 c) OpenSSL C api。

使用类型（a）和（b），我得到了相同的密文。但使用（c）时我得到了不同的密文。

我想在使用方法c和方法a/b时得到相同的密文。 我认为type c有问题，但我找不到它。请注意，我在上述三种方法中使用了相同的 KEY,IV 对。

键入 a：

openssl enc -aes-128-cbc -e -a -in pt.txt -out ct.txt -K 01010101010101010101010101010101 -iv 01010101010101010101010101010101 -p 

键入 b：
使用 javax.crypto 的 Java 代码。我不会粘贴代码，因为这样我得到了与 Type a 相同的密文。

类型 c： 使用 OpenSSL API 的 C 代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <openssl/aes.h>

int main(int argc, char** argv) {

    AES_KEY aes;
    unsigned char key[AES_BLOCK_SIZE];        // AES_BLOCK_SIZE = 16
    unsigned char iv[AES_BLOCK_SIZE];        // init vector
    unsigned char* input_string;
    unsigned char* encrypt_string;
    unsigned char* decrypt_string;
    unsigned int len;        // encrypt length (in multiple of AES_BLOCK_SIZE)
    unsigned int i;

    // check usage
    if (argc != 2) {
        fprintf(stderr, "%s <plain text>\n", argv[0]);
        exit(-1);
    }

    // set the encryption length
    len = 0;
    if ( strlen(argv[1])>=AES_BLOCK_SIZE || 
         (strlen(argv[1]) + 1) % AES_BLOCK_SIZE == 0) {
        len = strlen(argv[1]) + 1;
    } else {
        len = ((strlen(argv[1]) + 1) / AES_BLOCK_SIZE + 1) * AES_BLOCK_SIZE;
    }

    // set the input string
    input_string = (unsigned char*)calloc(len, sizeof(unsigned char));
    if (input_string == NULL) {
        fprintf(stderr, "Unable to allocate memory for input_string\n");
        exit(-1);
    }
    strncpy((char*)input_string, argv[1], strlen(argv[1]));

    // Generate AES 128-bit key
    memset(key, 0x01, AES_BLOCK_SIZE);

    // Set encryption key
    memset(iv, 0x01, AES_BLOCK_SIZE);
    if (AES_set_encrypt_key(key, 128, &aes) < 0) {
        fprintf(stderr, "Unable to set encryption key in AES\n");
        exit(-1);
    }

    // alloc encrypt_string
    encrypt_string = (unsigned char*)calloc(len, sizeof(unsigned char));    
    if (encrypt_string == NULL) {
        fprintf(stderr, "Unable to allocate memory for encrypt_string\n");
        exit(-1);
    }

    // encrypt (iv will change)
    AES_cbc_encrypt(input_string, encrypt_string, len, &aes, iv, AES_ENCRYPT);

    /////////////////////////////////////

    // alloc decrypt_string
    decrypt_string = (unsigned char*)calloc(len, sizeof(unsigned char));
    if (decrypt_string == NULL) {
        fprintf(stderr, "Unable to allocate memory for decrypt_string\n");
        exit(-1);
    }

    // Set decryption key
    memset(iv, 0x01, AES_BLOCK_SIZE);
    if (AES_set_decrypt_key(key, 128, &aes) < 0) {
        fprintf(stderr, "Unable to set decryption key in AES\n");
        exit(-1);
    }

    // decrypt
    AES_cbc_encrypt(encrypt_string, decrypt_string, len, &aes, iv, 
            AES_DECRYPT);

    // print
    printf("input_string =%s\n", input_string);
    printf("encrypted string =");
    for (i=0; i<len; ++i) {
        printf("%u ", encrypt_string[i]);    
    }
    printf("\n");
    printf("decrypted string =%s\n", decrypt_string);

    return 0;
}

不同输出的原因可能是什么？

Answer 1

在您的 C 代码中，您本质上是在使用零填充：您分配一个由零填充的内存区域（通过 calloc)，然后将纯文本复制到此区域，保留末尾的零不变。

openssl enc 使用与 C 代码不同的填充。 openssl enc 的文档说（强调我）：

所有分组密码通常使用PKCS#5填充也称为标准
块填充：这允许执行基本的完整性或密码检查。
然而，由于随机数据通过测试的机会优于 256 分之一
这不是一个很好的测试。

此外，openssl enc 命令默认使用盐，这会随机化密文。盐的用途与每消息初始化向量 (IV) 类似。但是您使用的是显式 IV，因此盐不会随机化密文。

javax.crypto.Cipher 的文档 （我想你用过）说：

转换的形式如下：

• “算法/模式/填充” 或
• “算法”

（在后一种情况下，模式和填充的特定于提供商的默认值
使用方案）。例如，以下是有效的转换：

Cipher c = Cipher.getInstance("DES/CBC/PKCS5Padding");

因此，如果您只是使用 AES 或 ARS/CBC 而不指示填充模式，它将使用它认为合适的任何内容，其中您的情况恰好与 OpenSSL 使用的情况相同（即 PKCS#5 填充）。

要更改您的 C 程序，您必须自己进行相同的填充（本质上，它是用 x 字节填充块，所有字节的值都与该数字相同，同时附加填充了 16 个字节的整个块当最后一个块已经满时） - 或使用更高级别的 EVP 函数，这应该为您提供一种指定密码的填充模式的方法。