秘钥加密和解密实验

秘钥加密和解密实验

环境

• openssl开发库
• bless编辑器

使用openssl enc命令可以对文件进行加密

$ openssl enc ciphertype -e -in plain.txt -out cipher.bin \
-K 00112233445566778899aabbccddeeff \
-iv 0102030405060708

上述代码中的 ciphertype 应该被替换成指定的加密类型，比如-aes-128-cbc, -aes-128-cfb, -bf-cbc 等

密码(cipher):指 bf, cast, des, aes, rs2 等

以下列出部分主要选项释义：

参数	含义	含义(中文)
-in	input file	输入文件
-out	output file	输出文件
-e	encrypt	加密
-d	decrypt	解密
-K/-iv	key/iv in hex is the next argument	十六进制密钥与初始向量
-[pP]	print the iv/key (then exit if -P)	打印初始向量与密钥

加密模式感知-ECB和CBC

以下是名为 pic_original.bmp 的图片：

首先下载该图片：

$ wget http://labfile.oss.aliyuncs.com/courses/241/pic_original.bmp

#要查看图片需要安装图片查看器
$ sudo apt-get install gpicview

pic_original.bmp 是一张简单的图片，我们将对它进行加密，这样没有密钥的人就无法看到这张图是什么了。

请分别使用 ECB 和 CBC 模式：

$ openssl enc -aes-128-cbc -e -in pic_original.bmp -out pic_cbc.bmp \
-K 00112233445566778899aabbccddeeff \
-iv 0102030405060708

$ openssl enc -aes-128-ecb -e -in pic_original.bmp -out pic_ecb.bmp \
-K 00112233445566778899aabbccddeeff \
-iv 0102030405060708

1. 加密后的图片 bmp 文件头是损坏的，我们需要用 bless 编辑该图片文件。

把 pic_ecb.bmp 和 pic_cbc.bmp 的文件头修改成 pic_original.bmp 的文件头（注：bmp 头长度为 54 字节,可复制粘贴）。

修改加密后文件的文件头

1. 修改完后，打开图片，描述你的观察结果。

观察结果(左:cbc 中:ecb 右:原图)

加密模式-损坏的密文

为了理解各种不同加密模式的特性，我们需要做以下练习：

1. 创建一个长度至少 64 字节的文本文件。
2. 使用 AES-128 对其进行加密
3. 不幸的是，密文的第 30 位损坏了。请用编辑器模拟损坏，编辑该位，将其反转。
4. 使用相同的 key 与 iv 对密文进行解密。

下面就进行实际操作吧。

1、首先新建一个长度至少是 64 字节的文本文件

$ vi /home/shiyanlou/corrupted.txt

按 i 键，输入内容：

i love shiyanlou
i love shiyanlou
i love shiyanlou
i love shiyanlou

按 esc ，再输入 :wq 保存退出。

2、对文本加密

$ openssl enc -aes-128-ecb -e -in corrupted.txt -out cipher_aes_128_ecb.bin \
> -K 0011223344556677889aabbccddeeff \
> -iv 0102030405060708

输入 \ 后按 enter 键，> 不用输入。

3、接下来我们模拟密文损坏的情况

找到密文文件右击，选择用其他程序打开，再点击 Bless Hex Editor -》打开。

原始的文件中第 30 位是 EA，我们将其改为 FA，以制造损坏的密文。

原始：

修改后：

4、解密损坏的密文文件

$ openssl enc -aes-128-ecb -d -in cipher_aes_128_ecb.bin -out decrypted.txt \
> -K 0011223344556677889aabbccddeeff \
> -iv 0102030405060708

上面的是原始的明文文件，下面是解密损坏的密文文件得到的文件。可以看出解密出来有多少内容是损坏的。

上面使用了ecb模式进行加密，下面再尝试其他方式，看看损坏的结果有什么不一样

CBC模式：

CFB:

OFB:

ofb模式的确是没有影响，不是忘了操作

填充

对于分组密码来说，当明文大小不是分组大小的倍数的时候，就需要使用填充了。请做以下练习：

1.openssl 手册（man openssl）中提到 openssl 使用 pkcs5 标准来做填充。请在查询 pkcs5 标准给出的填充方法后设计实验验证这一点。

2.使用 ECB，CBC，CFB，OFB 四种模式加密同一个文件，说明哪种模式会使用填充，哪种模式不会，为什么有些模式不需要填充。

1、在 /home/shiyanlou 目录下新建一个文件 test20.txt，输入如下内容：

i love shiyanlou!!!

2、对 test20.txt 加密

$ openssl enc -aes-128-cbc -e -in test20.txt -out test20.bin \   
> -K 0011223344556677889aabbccddeeff \
> -iv 0102030405060708

可以看出，加密文件的大小为 32 个字节，比原始文件多了 12 个字节。因为我使用了AES-128-CBC，所以每个块都是 16 个字节。原始文件的内容是 20 个字节，所以第一个块是 16 个字节，第二个块是 4 个字节。第二个块不足 16 个字节，所以填充了 12 个字节。