PHP7.4：OpenSSL AES-CFB 加密与 Python 不同

Question

我正在尝试使用 PHP7.4 复制一段使用 Pycryptodome 进行 AES-128-CFB 加密的 python 代码。为此，我使用 PHP 的 openssl_encrypt 内置函数。我尝试了多种配置参数和 CFB 模式，但始终得到不同的结果。我发现pycryptodomes CFB实现似乎使用8位段大小，这应该是aes-128-cfb8PHP的openssl实现中的模式。IV 故意固定为 0，所以请忽略它不安全的事实。这是我想要复制的代码，后面是尝试用不同方法复制结果的 PHP 代码。有些东西告诉我这与 PHP 的“字节处理”有关，因为 python 区分字节字符串（由 返回.encode('utf-8')）和字符串。最后你可以看到两个代码的输出：Python代码：import hashlibfrom Crypto.Cipher import AESkey = 'testKey'IV = '\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'ENC_KEY = hashlib.md5(key.encode('utf-8')).hexdigest()print('key: "' + key + '"')print('hashedKey: ' + ENC_KEY)obj = AES.new(ENC_KEY.encode("utf8"), AES.MODE_CFB, IV.encode("utf8"))test_data = 'test'print('encrypting "' + test_data + '"')encData = obj.encrypt(test_data.encode("utf8"))print('encData: ' + encData.hex())PHP代码：function encTest($testStr, $ENC_KEY){    $iv = hex2bin('00000000000000000000000000000000');    echo "aes-128-cfb8-1: ".bin2hex(openssl_encrypt($testStr, 'aes-128-cfb8', $ENC_KEY, OPENSSL_RAW_DATA, $iv))."\n";    echo "aes-128-cfb1-1: ".bin2hex(openssl_encrypt($testStr, 'aes-128-cfb1', $ENC_KEY, OPENSSL_RAW_DATA, $iv))."\n";    echo "aes-128-cfb-1: ".bin2hex(openssl_encrypt($testStr, 'aes-128-cfb', $ENC_KEY, OPENSSL_RAW_DATA, $iv))."\n";    echo "\n";    echo "aes-128-cfb8-2: ".bin2hex(openssl_encrypt($testStr, 'aes-128-cfb8', $ENC_KEY, OPENSSL_RAW_DATA|OPENSSL_ZERO_PADDING, $iv))."\n";    echo "aes-128-cfb1-2: ".bin2hex(openssl_encrypt($testStr, 'aes-128-cfb1', $ENC_KEY, OPENSSL_RAW_DATA|OPENSSL_ZERO_PADDING, $iv))."\n";    echo "aes-128-cfb-2: ".bin2hex(openssl_encrypt($testStr, 'aes-128-cfb', $ENC_KEY, OPENSSL_RAW_DATA|OPENSSL_ZERO_PADDING, $iv))."\n";    echo "\n";}

Answer 1

在 PHP 代码中（更准确地说是openssl_encrypt），明确指定了 AES 变体，例如当前情况下的aes-128-...，即 PHP 使用 AES-128。太长的键会被截断，太短的键会用0值填充。由于hashPHP 代码中的方法以十六进制字符串形式返回其结果，因此 16 字节 MD5 哈希值由 32 个字符（32 字节）表示，即在当前情况下 PHP 使用密钥的前 16 个字节 (AES-128)。

Python 代码中的方法hexdigest也以十六进制字符串形式返回结果。然而，在Python代码中（更准确地说是PyCryptodome），AES变体由密钥大小指定，即Python代码使用完整的32字节密钥，因此使用AES-256。

不同的密钥和 AES 变体是导致不同结果的主要原因。要解决此问题，两个代码中必须使用相同的密钥和 AES 变体：

• 选项 1 是在 Python 代码中也使用 AES-128。这可以通过以下更改来实现：

  obj = AES.new(ENC_KEY[:16].encode("utf8"), AES.MODE_CFB, IV.encode("utf8"))

  然后输出b0016a55是按照 PHP 代码的结果aes-128-cfb8。

• 选项 2 是在 PHP 代码中也使用 AES-256。aes-128...这可以通过替换来完成aes-256...然后输出是

  aes-256-cfb8-1: 117c1974
  aes-256-cfb1-1: 54096db1
  aes-256-cfb-1 : 11bfdaa9

正如预期的那样， 的输出117c1974与aes-128-cfb8Python 代码的原始值相匹配。

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CFB 模式将分组密码更改为流密码。从而n在每个加密步骤中对位进行加密，这称为CFBn。

PHP 中也使用术语CFBn(或)，即表示 1 位、8 位（= 1 字节）和整个块（16 字节）的加密。在 Python 中，每步的位数用 指定。cfbnCFB1CFB8CFBsegment_size

...-cfb8即PHP 中的对应项是 Python 中， PHP 中segment_size = 8的对应项是Python 中。...-cfbsegment_size = 128

下面假设两个代码中使用相同的密钥和相同的 AES 变体。

由于是默认值，Python 代码的结果与 PHP 代码的segment_size = 8结果相同。...-cfb8如果选择在 Python 代码中，则结果与在 PHP 代码中segement_size = 128相同。...-cfb但是，在 PyCryptodome 中，该值segment_size必须是 8 的整数倍，否则错误消息“segment_size”必须为正数并显示8 位的倍数。因此，CFB1PyCryptodome 不支持该模式。

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另请注意：

• 摘要的结果也可以在两种代码中以二进制形式返回，而不是以十六进制字符串形式返回。为此，hash必须将 PHP 方法的第三个参数设置为TRUE（默认值FALSE：）。在Python中，只需使用digest方法而不是hexdigest.

• 在 PHP 代码中，对于像 CFB 这样的流密码模式，填充会自动禁用，因此标志OPENSSL_ZERO_PADDING（可用于显式禁用填充）没有任何区别。

• utf8_encode允许您从 ISO-8859-1 编码转换为 UTF-8，但由于它$ENC_KEY由字母数字字符（十六进制编码）组成，因此没有任何效果。但是，一般来说，任意二进制数据（例如摘要的结果）不得采用 UTF8 编码，因为这会损坏数据。还有其他用于此目的的编码，例如 Base64。如果摘要的结果以二进制形式返回（参见第一点），则不能执行 UTF8 编码。

• 在 CFB 模式的上下文中，旧版 PyCrypto 库中存在一个错误，该错误要求明文的长度是段大小的整数倍。否则会出现以下错误：输入字符串的长度必须是段大小 16 的倍数。