使用 PyCrypto 解密 AES 和 HMAC

Question

在解密 AES 密文时遇到一些麻烦。

在这种特殊情况下，我在客户端使用 Crypto-JS 加密数据，然后在 python 服务器上使用 PyCrypto 将其解密。

encrypt.js:

  var password = 'BJhtfRjKnTDTtPXUBnErKDxfkiMCOLyP';
  var data = 'mytext';

  var masterKey = CryptoJS.SHA256(password).toString();

  // Derive keys for AES and HMAC
  var length = masterKey.toString().length / 2
  var encryptionKey = masterKey.substr(0, length);
  var hmacKey = masterKey.substr(length);

  var iv = CryptoJS.lib.WordArray.random(64/8);

  var encrypted = CryptoJS.AES.encrypt(
    data,
    encryptionKey,
    {
      iv: iv,
      mode: CryptoJS.mode.CFB
    }
  );

  var concat = iv + encrypted;

  // Calculate HMAC using iv and cipher text
  var hash = CryptoJS.HmacSHA256(concat, hmacKey);

  // Put it all together
  var registrationKey = iv + encrypted + hash;

  // Encode in Base64
  var basemessage = btoa(registrationKey);

decrypt.py:

class AESCipher:
    def __init__(self, key):
        key_hash = SHA256.new(key).hexdigest()
        # Derive keys
        encryption_key = key_hash[:len(key_hash)/2]
        self.key = encryption_key            
        self.hmac_key = key_hash[len(key_hash)/2:]


    def verify_hmac(self, input_cipher, hmac_key):
        # Calculate hash using inputted key
        new_hash = HMAC.new(hmac_key, digestmod=SHA256)
        new_hash.update(input_cipher)
        digest = new_hash.hexdigest()

        # Calculate hash using derived key from local password
        local_hash = HMAC.new(self.hmac_key, digestmod=SHA256)
        local_hash.update(input_cipher)
        local_digest = local_hash.hexdigest()

        return True if digest == local_digest else False


    def decrypt(self, enc):
        enc = base64.b64decode(enc)
        iv = enc[:16]
        hmac = enc[60:]
        cipher_text = enc[16:60]

        # Verify HMAC using concatenation of iv + cipher like in js
        verified_hmac = self.verify_hmac((iv+cipher_text), self.hmac_key)

        if verified_hmac:
            cipher = AES.new(self.key, AES.MODE_CFB, iv)
            return cipher.decrypt(cipher_text)


password = 'BJhtfRjKnTDTtPXUBnErKDxfkiMCOLyP'

input = 'long base64 registrationKey...'

cipher = AESCipher(password)
decrypted = cipher.decrypt(input)

我成功地重新计算了 HMAC，但是当我尝试然后解密密码时，我得到的结果似乎是用 �'s 加密的。

我收到有关密文输入长度的错误，但当我切换到 CFB 模式时修复了它，所以我认为这不是填充问题。

Answer 1

你的代码有很多问题。

客户（JavaScript）：

AES 的块大小为 128 位，CFB 模式需要 IV 的完整块。使用
```
var iv = CryptoJS.lib.WordArray.random(128/8);
```
iv和hash变量是WordArray对象，但encrypted不是。当您通过连接它们 (+) 强制将它们转换为字符串时，iv 和 hash 是十六进制编码的，但 encrypted 以 OpenSSL 兼容格式格式化并且Base64 编码。您需要访问 ciphertext 属性以获得加密的 WordArray:
```
var concat = iv + encrypted.ciphertext;
```
和
```
var registrationKey = iv + encrypted.ciphertext + hash;
```
registrationKey 是十六进制编码的。就不用再用Base64编码再膨胀了：
```
var basemessage = registrationKey;
```
如果要将十六进制编码registrationKey转换为base64编码，使用：
```
var basemessage = CryptoJS.enc.Hex.parse(registrationKey).toString(CryptoJS.enc.Base64);
```
concat 是 IV 和密文的十六进制编码字符串，因为您通过 "adding" (+) iv 强制进行了字符串化和 encrypted。 HmacSHA256() 函数采用 WordArray 对象或字符串。当你传入一个字符串时，它会假定数据是 UTF-8 编码的，并尝试将其解码为 UTF-8。需要自己将数据解析成WordArray:
```
var hash = CryptoJS.HmacSHA256(CryptoJS.enc.Hex.parse(concat), hmacKey);
```
CryptoJS.AES.encrypt() 和 CryptoJS.HmacSHA256() 期望键为 WordArray 对象或字符串。和以前一样，如果密钥以字符串形式提供，则假定为 UTF-8 编码，而此处不是这种情况。您最好自己将字符串解析为 WordArrays:
```
var encryptionKey = CryptoJS.enc.Hex.parse(masterKey.substr(0, length));
var hmacKey = CryptoJS.enc.Hex.parse(masterKey.substr(length));
```

服务器（Python）：

您没有验证 verify_hmac() 中的任何内容。您使用相同的密钥对相同的数据进行两次哈希处理。您需要做的是对 IV+密文进行哈希处理，并将结果与您从完整密文中切出的哈希值（称为标签或 HMAC-标签）进行比较。

def verify_hmac(self, input_cipher, mac):
    # Calculate hash using derived key from local password
    local_hash = HMAC.new(self.hmac_key, digestmod=SHA256)
    local_hash.update(input_cipher)
    local_digest = local_hash.digest()

    return mac == local_digest

后来 decrypt()：

verified_hmac = self.verify_hmac((iv+cipher_text), hmac)

您需要正确切掉 MAC。硬编码的 60 不是一个好主意。由于您使用的是 SHA-256，因此 MAC 的长度为 32 个字节，因此您可以这样做
```
hmac = enc[-32:]
cipher_text = enc[16:-32]
```
CFB模式实际上是一组相似的模式。实际模式由段大小决定。 CryptoJS 只支持 128 位的段。所以你需要告诉 pycrypto 使用与 CryptoJS 中相同的模式：
```
cipher = AES.new(self.key, AES.MODE_CFB, iv, segment_size=128)
```
如果你想使用段大小为 8 位的 CFB 模式（默认为 pycrypto），你可以在我的项目的 CryptoJS 中使用修改后的 CFB 版本：Extension for CryptoJS

完整的客户端代码：

var password = 'BJhtfRjKnTDTtPXUBnErKDxfkiMCOLyP';
var data = 'mytext';

var masterKey = CryptoJS.SHA256(password).toString();
var length = masterKey.length / 2
var encryptionKey = CryptoJS.enc.Hex.parse(masterKey.substr(0, length));
var hmacKey = CryptoJS.enc.Hex.parse(masterKey.substr(length));

var iv = CryptoJS.lib.WordArray.random(128/8);

var encrypted = CryptoJS.AES.encrypt(
    data,
    encryptionKey,
    {
      iv: iv,
      mode: CryptoJS.mode.CFB
    }
);

var concat = iv + encrypted.ciphertext; 
var hash = CryptoJS.HmacSHA256(CryptoJS.enc.Hex.parse(concat), hmacKey);
var registrationKey = iv + encrypted.ciphertext + hash;
console.log(CryptoJS.enc.Hex.parse(registrationKey).toString(CryptoJS.enc.Base64));

完整服务器代码：

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Hash import HMAC, SHA256
import base64
import binascii

class AESCipher:
    def __init__(self, key):
        key_hash = SHA256.new(key).hexdigest()
        self.hmac_key = binascii.unhexlify(key_hash[len(key_hash)/2:])
        self.key = binascii.unhexlify(key_hash[:len(key_hash)/2])

    def verify_hmac(self, input_cipher, mac):
        local_hash = HMAC.new(self.hmac_key, digestmod=SHA256)
        local_hash.update(input_cipher)
        local_digest = local_hash.digest()

        return SHA256.new(mac).digest() == SHA256.new(local_digest).digest() # more or less constant-time comparison

    def decrypt(self, enc):
        enc = base64.b64decode(enc)
        iv = enc[:16]
        hmac = enc[-32:]
        cipher_text = enc[16:-32]

        verified_hmac = self.verify_hmac((iv+cipher_text), hmac)

        if verified_hmac:
            cipher = AES.new(self.key, AES.MODE_CFB, iv, segment_size=128)
            return cipher.decrypt(cipher_text)
        else:
            return 'Bad Verify'


password = 'BJhtfRjKnTDTtPXUBnErKDxfkiMCOLyP'

input = "btu0CCFbvdYV4B/j7hezAra6Q6u6KB8n5QcyA32JFLU8QRd+jLGW0GxMQsTqxaNaNkcU2I9r1ls4QUPUpaLPQg=="

obj = AESCipher(password)
decryption = obj.decrypt(input)

print 'Decrypted message:', decryption

使用 PyCrypto 解密 AES 和 HMAC

Decrypting AES and HMAC with PyCrypto

python

encryption

hmac

pycrypto

cryptojs

客户（JavaScript）：

服务器（Python）：