前言
之前写过一篇《探讨.NET Core数据进行3DES加密和解密问题》,最近看到有人提出弱密钥问题,换个强密钥不就完了吗,猜测可能是与第三方对接导致很无奈不能更换密钥,所以产生本文解决.NET Core中3DES弱密钥问题,写下本文,希望对碰到此问题的童鞋有所帮助。
3DES加密或解密弱密钥
在基于.NET Framework中,我们可以使用反射获取到TripleDESCryptoServiceProvider的“_NewEncryptor”私有方法,从而规避判断弱秘钥问题,但在.NET Core中没有这个方法,我们首先来看看问题的产生,如下为.NET Core中加密和解密的方法实现
public static string DesEncrypt(string input, string key) { byte[] inputArray = Encoding.UTF8.GetBytes(input); var tripleDES = TripleDES.Create(); var byteKey = Encoding.UTF8.GetBytes(key); byte[] allKey = new byte[24]; Buffer.BlockCopy(byteKey, 0, allKey, 0, 16); Buffer.BlockCopy(byteKey, 0, allKey, 16, 8); tripleDES.Key = allKey; tripleDES.Mode = CipherMode.ECB; tripleDES.Padding = PaddingMode.PKCS7; ICryptoTransform cTransform = tripleDES.CreateEncryptor(); byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray, 0, inputArray.Length); return Convert.ToBase64String(resultArray, 0, resultArray.Length); } public static string DesDecrypt(string input, string key) { byte[] inputArray = Convert.FromBase64String(input); var tripleDES = TripleDES.Create(); var byteKey = Encoding.UTF8.GetBytes(key); byte[] allKey = new byte[24]; Buffer.BlockCopy(byteKey, 0, allKey, 0, 16); Buffer.BlockCopy(byteKey, 0, allKey, 16, 8); tripleDES.Key = byteKey; tripleDES.Mode = CipherMode.ECB; tripleDES.Padding = PaddingMode.PKCS7; ICryptoTransform cTransform = tripleDES.CreateDecryptor(); byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray, 0, inputArray.Length); return Encoding.UTF8.GetString(resultArray); }
接下来我们调用上述加密方法对数据进行加密,当然这里的密钥很简单为16位1,NET Framework中对弱密钥的具体判断逻辑这里不做深入分析,如下:
var desEncryptData = DesEncrypt("Jeffcky", "1111111111111111");
为解决这个问题我们下载BouncyCastle.NetCore包(https://github.com/chrishaly/bc-csharp),此包有针对基本所有加密算法实现,你会发现通过该包实现和Java中加密算法实现非常相似,若与第三方Java对接,对方所传数据可能利用.NET Core无法解密或通过加密导致对方无法解密,因为无论是C#还是Java对于算法的实现还是有所差异,利用此包可以进行互操作。
在C#中3DES名称定义为TripleDES,而在Java中名称则是DESede,同时C#中的填充模式PKCS7对应Java中的PKCS5Padding,接下来你将看到如下C#代码几乎就是从Java中翻译过来,如下:
static IBufferedCipher CreateCipher(bool forEncryption, string key, string cipMode = "DESede/ECB/PKCS5Padding") { var algorithmName = cipMode; if (cipMode.IndexOf('/') >= 0) { algorithmName = cipMode.Substring(0, cipMode.IndexOf('/')); } var cipher = CipherUtilities.GetCipher(cipMode); var keyBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(key); var keyParameter = ParameterUtilities.CreateKeyParameter(algorithmName, keyBytes); cipher.Init(forEncryption, keyParameter); return cipher; }
如上主要是创建加密算法接口(默认为3DES),若forEncryption为true表示加密,否则解密,具体细节这里就不再详细解释,有兴趣的童鞋可自行研究。接下来我们实现加密和解密方法:
static string EncryptData(string input, string key) { var inCipher = CreateCipher(true, key); var inputArray = Encoding.UTF8.GetBytes(input); byte[] cipherData = inCipher.DoFinal(inputArray); return Convert.ToBase64String(cipherData); } static string DecryptData(string input, string key) { var inputArrary = Convert.FromBase64String(input); var outCipher = CreateCipher(false, key); var encryptedDataStream = new MemoryStream(inputArrary, false); var dataStream = new MemoryStream(); var outCipherStream = new CipherStream(dataStream, null, outCipher); int ch; while ((ch = encryptedDataStream.ReadByte()) >= 0) { outCipherStream.WriteByte((byte)ch); } outCipherStream.Close(); encryptedDataStream.Close(); var dataBytes = dataStream.ToArray(); return Encoding.UTF8.GetString(dataBytes); }
虽然密钥是16位,但在内置具体实现时也会如.NET Core中一样填充到24位,接下来我们再来调用上述加密和解密方法,看看数据加密和解密是否正确
var data = EncryptData("Jeffcky", "1111111111111111"); var decryptData = DecryptData(data, "1111111111111111");
那么问题来了,为何在C#中会抛出弱密钥异常,但是在这个包中却没能抛出异常呢?内置是基于Schneier pp281的弱和半弱键表进行查找可能与C#实现逻辑有所不同(个人猜测),如下:
public const int DesKeyLength = 8; private const int N_DES_WEAK_KEYS = 16; //基于Schneier pp281的弱和半弱键表 private static readonly byte[] DES_weak_keys = { /* 弱键 */ (byte)0x01,(byte)0x01,(byte)0x01,(byte)0x01, (byte)0x01,(byte)0x01,(byte)0x01,(byte)0x01, (byte)0x1f,(byte)0x1f,(byte)0x1f,(byte)0x1f, (byte)0x0e,(byte)0x0e,(byte)0x0e,(byte)0x0e, (byte)0xe0,(byte)0xe0,(byte)0xe0,(byte)0xe0, (byte)0xf1,(byte)0xf1,(byte)0xf1,(byte)0xf1, (byte)0xfe,(byte)0xfe,(byte)0xfe,(byte)0xfe, (byte)0xfe,(byte)0xfe,(byte)0xfe,(byte)0xfe, /* 半弱键 */ (byte)0x01,(byte)0xfe,(byte)0x01,(byte)0xfe, (byte)0x01,(byte)0xfe,(byte)0x01,(byte)0xfe, (byte)0x1f,(byte)0xe0,(byte)0x1f,(byte)0xe0, (byte)0x0e,(byte)0xf1,(byte)0x0e,(byte)0xf1, (byte)0x01,(byte)0xe0,(byte)0x01,(byte)0xe0, (byte)0x01,(byte)0xf1,(byte)0x01,(byte)0xf1, (byte)0x1f,(byte)0xfe,(byte)0x1f,(byte)0xfe, (byte)0x0e,(byte)0xfe,(byte)0x0e,(byte)0xfe, (byte)0x01,(byte)0x1f,(byte)0x01,(byte)0x1f, (byte)0x01,(byte)0x0e,(byte)0x01,(byte)0x0e, (byte)0xe0,(byte)0xfe,(byte)0xe0,(byte)0xfe, (byte)0xf1,(byte)0xfe,(byte)0xf1,(byte)0xfe, (byte)0xfe,(byte)0x01,(byte)0xfe,(byte)0x01, (byte)0xfe,(byte)0x01,(byte)0xfe,(byte)0x01, (byte)0xe0,(byte)0x1f,(byte)0xe0,(byte)0x1f, (byte)0xf1,(byte)0x0e,(byte)0xf1,(byte)0x0e, (byte)0xe0,(byte)0x01,(byte)0xe0,(byte)0x01, (byte)0xf1,(byte)0x01,(byte)0xf1,(byte)0x01, (byte)0xfe,(byte)0x1f,(byte)0xfe,(byte)0x1f, (byte)0xfe,(byte)0x0e,(byte)0xfe,(byte)0x0e, (byte)0x1f,(byte)0x01,(byte)0x1f,(byte)0x01, (byte)0x0e,(byte)0x01,(byte)0x0e,(byte)0x01, (byte)0xfe,(byte)0xe0,(byte)0xfe,(byte)0xe0, (byte)0xfe,(byte)0xf1,(byte)0xfe,(byte)0xf1 }; public static bool IsWeakKey(byte[] key, int offset) { if (key.Length - offset < DesKeyLength) throw new ArgumentException("key material too short."); //nextkey: for (int i = 0; i < N_DES_WEAK_KEYS; i++) { bool unmatch = false; for (int j = 0; j < DesKeyLength; j++) { if (key[j + offset] != DES_weak_keys[i * DesKeyLength + j]) { //continue nextkey; unmatch = true; break; } } if (!unmatch) { return true; } } return false; }
如果第三方为Java,当利用.NET Core实在走投无路无法进行解密时,那就使用上述提供的解密方法进行解密,理论上都可以解密,不能解密的情况大多出现于对C#和Java实现原理不了解导致,如下:
总结
本文重点在于解决.NET Core中3DES弱密钥问题,同时和第三方对接时实在懒得去理解各语言实现加密算法原理,可尝试采用上述包来进行互操作,看到有几位童鞋在文章下提出这个问题而苦于没找到解决方案,这里提供一种可选择的方案,都已封装好,拿去用吧。