Simulazione di un codice di flusso con AES/CTR

Question

Sto scrivendo un server applicazioni e ho deciso di utilizzare AES128/CTR/NoPadding per proteggere le connessioni, poiché è considerato abbastanza sicuro senza dover espandere i byte al blocco confine e ho pensato che sia una buona misura per TCP che è logicamente un flusso continuo.

Il problema è che Cipher.update() non restituisce il blocco crittografato fino a quando non ha un blocco completo di 16 byte poiché il CTR è fondamentalmente basato su un codice a blocchi tramite simulazione di un codice di flusso. Dovrei leggere i dati da un socket TCP ed elaborare i messaggi non appena arrivano, ma non riesco a recuperare il blocco più recente perché si sta ancora accumulando e la sua dimensione è inferiore a 16 byte. E non posso semplicemente aspettare perché non sappiamo quando verrà inviato il prossimo messaggio. Ovviamente potrei chiamare Cipher.doFinal() per ottenere il rimanente, ma ciò significherebbe la fine del flusso (connessione) e l'oggetto Cipher verrà reinizializzato.

Ho pensato che sarebbe bello se c'è un modo per sbirciare il riporto. CTR semplicemente XORs il testo normale con il keystream quindi dovrei essere in grado di ottenere i dati crittografati indipendentemente dal resto dei byte nel blocco. Ci sarebbe una soluzione alternativa a questo problema? Sto pensando di scrivere un wrapper che crittografa il testo in chiaro con zero per ottenere il keytream in anticipo e gli XOR manualmente, ma mi chiedo come gli altri abbiano risolto questo problema.

Aggiornamento

Sto sviluppando un'applicazione Android e si è scoperto che questo è il problema della Dalvik VM. Come hanno sottolineato Robert e Monnand, Java SE non presenta questo problema almeno con il provider predefinito. Penso che dovrò scrivere una classe wrapper o cambiare la modalità in CFB8 per ovviare a questo problema. (CTR8 non ha funzionato) Grazie per tutte le risposte!

Answer 1

Ho appena testato AES in modalità CTR utilizzando Oracle Java 1.7 e non riesco a verificare il tuo osservazioni:

Cipher c = Cipher.getInstance("AES/CTR/NoPadding"); 
KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance("AES"); 
c.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, kg.generateKey()); 
System.out.println(c.update(new byte[1]).length); // output: 1 
System.out.println(c.update(new byte[20]).length); // output: 20 

può essere che si utilizza un'implementazione difetto di terze parti perché "AES128/CTR/NoPadding" non è un codice noto sul mio sistema.

Answer 2

Non ho dovuto risolvere questo problema da solo, ma una soluzione alternativa sarebbe quella di produrre manualmente il flusso di chiavi e gestire lo XORing da solo.

Che è, si potrebbe passare da AES/CTR/NoPadding a AES/ECB/NoPadding e ripetutamente crittografare il incrementing counter value, ogni volta che avete bisogno di dati freschi a XOR con il testo cifrato.

Lontano dall'ideale, ma suppongo che funzionerebbe.

Answer 3

Ho avuto esattamente lo stesso problema oggi e l'ho risolto subito.

Il problema è il provider, che è probabilmente Bouncy Castle. Quando chiami getInstance(), fornisci semplicemente il nome dell'algoritmo (che nel mio caso è "AES/CTR/NoPadding"). NON specificare specificare il provider.

Lasciate che il codice di spiegare se stesso:

Come ha detto @ Robert, il seguente codice funziona correttamente:

Cipher c = Cipher.getInstance("AES/CTR/NoPadding"); 
KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance("AES"); 
c.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, kg.generateKey()); 
System.out.println(c.update(new byte[1]).length); // output: 1 
System.out.println(c.update(new byte[20]).length); // output: 20 

Tuttavia, se si specifica il provider come "BC", invece, sarà sbagliato:

Cipher c = Cipher.getInstance("AES/CTR/NoPadding", "BC"); 
KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance("AES"); 
c.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, kg.generateKey()); 
System.out.println(c.update(new byte[20]).length); // output: 16 
System.out.println(c.update(new byte[1]).length); // null pointer exception 

Potrebbe essere considerato un errore di Bouncy Castle o una specie di (strana ma ragionevole) funzionalità.