資訊安全與管理 作業 2 1.1

RSA + AES-CBC 混合式加密系統 https://hackmd.io/@linwebs-ncyu/Sk4EKk5ov

Linwebs 2020.12 NCYU Information Security and Management

目錄

[TOC]

題目

Cryptographic Primitives for C++/.NET/Java/Python The followings are some popular packages for Cryptography:

1. Please apply two packages (each encryption mode for one package) to implement the hybrid encryption: RSA + AES-CBC and RSA + AES-CTR. You should encrypt plaintext les into ciphertext les, and then decrypt them. Observe and analyze your output results.

Jave RSA + AES-CBC

環境

• 程式語言: Java
• 建置平台: Eclipse
• 使用函式庫
  • java.io [檔案讀寫]
  • java.nio.file [檔案讀寫]
  • java.security [AES]
  • java.security.spec [AES]
  • java.util [Base64 編碼解碼、標準輸入]
  • javax.crypto [RSA]
• Java 最低版本: Java 8 或更新版
• Java 使用版本: Java JavaSE-14 (jdk-15.0.1)

使用說明

1. 請先執行 Decryption.java 產生 RSA 金鑰
2. 執行 Encryption.java 進行加密
3. 執行 Decryption.java 進行解密

※ 請確保擁有執行程式當層資料夾及子資料夾的讀寫權限 ※ 請確保讀入的文字檔案編碼為 UTF-8 不帶簽名

系統架構

程式流程

加密流程

步驟	加密端	解密端
1.		產生 RSA 2048 公鑰、私鑰
2.		將 RSA 2048 公鑰、私鑰儲存到檔案
3.	從檔案讀取 RSA 2048 公鑰
4.	產生 AES 256 金鑰
5.	從檔案讀取原文資料
6.	使用 AES 金鑰加密原文資料成密文
7.	使用 RSA 公鑰加密 AES 金鑰成被加密的 AES 金鑰
8.	將密文儲存到檔案
9.	將被加密的 AES 金鑰儲存到檔案
10.	完成加密

解密流程

步驟	加密端	解密端
1.		從檔案讀取密文
2.		從檔案讀取被加密的 AES 金鑰
3.		從檔案讀取 RSA 私鑰
4.		使用 RSA 私鑰解密被加密的 AES 金鑰
5.		使用解密完成的 AES 解密密文成原文
6.		儲存解密後的原文資料到檔案
7.		完成解密

檔案結構

• README.md [說明檔]
• src [程式碼原始檔資料夾]
  • security_encryption_system_rsa_aes_cbc [資料夾]
    • Encryption.java [加密]
    • Decryption.java [解密、生成 RSA 金鑰]
• text [資料夾]
  • input.txt [原文純文字檔案]
  • aes_key.txt [AES 256 金鑰加密檔]
  • cipher.txt [加密後的密文檔]
  • output.txt [解密後的純文字檔案]
• key [資料夾]
  • rsa_key.key [RSA 2048 私鑰檔]
  • rsa_key.pub [RSA 2048 公鑰檔]

執行結果

1. 執行 Decryption.java 產生 RSA 金鑰

2. 執行 Encryption.java 進行加密

3. 執行 Decryption.java 進行解密

執行結果分析

以下檔案取自某次的執行結果

• 原文純文字檔案 input.txt

abcdefg
hijklmnop
你好嗎?

• 解密後的純文字檔案 output.txt

abcdefg
hijklmnop
你好嗎?

• AES 256 金鑰加密檔 aes_key.txt

ituxTdyXS0iaKBjsWJkYsCSeYZqPPJ+XWUUb2E7ab5+CpVoweU5B2Pm4BKpa7RdI4fAK7V7tPfEVkYRQbq5N969kHc26R6/2JHK8DKFKGxpAlhHfsZivjdBFsgOMCCEn4KArMXsU6J0FdNgUqZcJi+3ZQBVc+XTk7Pyk8NnaHbfksA8Be1LP1Rw7U12vW68Rbidz5P9GJ7zeKPUSLrpUcMop25nOTS188V+np1OAK9NsN0HOyB7kP5wlvbE8+K1ef7d9FFbDWN05t8lAW2cUrLB7PDKzKWG0YYo3hlj0qa6NkEX0ZxTRrMdmjN4ugnMfuW17vP9PUR+hX2whUzitIw==

• 加密後的密文檔 cipher.txt

/kPJdLh6CH7Jbe/zMtX6B54u5X8YjzyjuJm6Aywk6ISPbM6j2BF1szGHSCmPqurI

• RSA 2048 私鑰檔 rsa_key.key

-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
MIIEvQIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCBKcwggSjAgEAAoIBAQDMzIJnTxcsL3C-uYEED20yobukwYKP3pgJA0mjca-oBbSGN8tyVdNDTcFsK-rRrGfJU4J9_yg9Vg2hTLhdWcgpOUfd0jksfYnF8FqT1yUQTuliO0T7wVp5T4PJiyh93f1XDYzrBPqMpp87Uaor0fzKTc4cZUfznvPtdTvYctRILpZpuYaFlGi0qGwGGPWu1qnOawoQ850xX0W3n2w2oF2xP8EEqQnwn1BZdR56I27SfDVUn8h201osT7wjL3SfRSgXSY9AenUetZO2pr7iAOr0aTsElGI6SlwECJVuN1HvQUglPEpFLJIfB9MsXtZo-ozneu8fdzZmPhV2Ds4doGtrAgMBAAECggEACxPw5dewYDJ8vcRZBzgyZu-6r7HL9y5KOQqVfCLVJpiQaEYyWg_sapKVKN3DSO4zev9qaphXu-GgwR3eRyZpHlm72nLZpt9viWZz79VOavBpzWd5VsjhtPgpH8jIOu68Gm5gNgJB70PADzxeoRotu1-0C3MrDjGF7k1OHGoxs2nA3WVMew3-_8aA5c8FFlQRWhDqua0xxX-5dQ6xDhRchHUwYdnvzzQkC7EUpS9I9Pz4hRU7QrrRlVAwJ-TeJR9XjmV4mWoA_TyEjq6EY218EbzBHM4K02E6ZQt79jBXIw4IaeferirX5G1u1qMQXUMaU9vQ_l-bUoYsnwyf_62kYQKBgQD4A_3SQgioNWrIFVcMLj_m-rCUFsg92O1_vsTwmntA3o6y8jEBUBQyZr3Ov7XKTaQcH2GJT-uRfPrIvSwVZJlz4sVI_LbMudeOyy1rpVZblAkz6ciaWa0ODEsh9P8EwbFieim6mLhaL7UFDDMOH_aljJfFn680--YPU7TfgE18cQKBgQDTZFlt5snHvCdHDNrVZswUDv85WLQvtMVUGxKDWnjWkkwu2sS_-CSgc5wP8ZrpLNHsbmH3zpTb9OQLupMTZ6AHRUS542MBfT02ccmM3jgQetF8xhPOISuVS7vvIM7F0dZqsQu7EmIEIzjca0fyJWE7_jnUfTXdlm5T5JcYHazDmwKBgQCZSwZIPe5R4WpVrvL1oWR35Hzdm1M6_uiUq5nYSPNjfevfaNinQhKpsF0i-9Vl7CVCCJdlopMsgn4TMvGba2l5ejGMUj6-PSOhq60wOqoswkwJ3TbTSBgxdaG-pEo3a2yzPGSsY5aWj6QoMYkg8tqlKkfoqzFE42koEgnaltfN0QKBgFqp02E7dpdfr0jdzo1wRV7k_7nMvZsoYOmtoscLaoA8xsfhtDjRaIQYkXqVGOeg_Xf177akt1uPMK-HGcVc0FnN76f6SmA9Ip_TNaphNJJ82pQ1MBFcUKD7lmL9IzHcyaWAwZM-UyOLJ7wBlx3XwlhEtPDZstySxEbe557EO3C5AoGAdvt13aQ2xN6vYyVpKp4XVzqAN8kI4JpuWkKbv1_ZjQNYlcCifb19PaVziVho5QxeR1EwKsze2yCdJRrkHfeRCYBWeojQs3cVpKV2XxGB1AXRkpnCymZdDy5GQyURSXRgXYLXBiJhpdh_Zxt_IAn13wgZ_1iX_KicWL7ftkXzr1w=
-----END RSA PRIVATE KEY-----

• RSA 2048 公鑰檔 rsa_key.pub

-----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----
MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEAzMyCZ08XLC9wvrmBBA9tMqG7pMGCj96YCQNJo3GvqAW0hjfLclXTQ03BbCvq0axnyVOCff8oPVYNoUy4XVnIKTlH3dI5LH2JxfBak9clEE7pYjtE-8FaeU-DyYsofd39Vw2M6wT6jKafO1GqK9H8yk3OHGVH857z7XU72HLUSC6WabmGhZRotKhsBhj1rtapzmsKEPOdMV9Ft59sNqBdsT_BBKkJ8J9QWXUeeiNu0nw1VJ_IdtNaLE-8Iy90n0UoF0mPQHp1HrWTtqa-4gDq9Gk7BJRiOkpcBAiVbjdR70FIJTxKRSySHwfTLF7WaPqM53rvH3c2Zj4Vdg7OHaBrawIDAQAB
-----END RSA PUBLIC KEY-----

由此執行結果可驗證原文純文字檔案與解密後的純文字檔案內容相符

參考資料

• Java AES CBC encryption example [name=Peter Arato (itarato)]
• RSA Encryption and Decryption in Java [name=Dhiraj]
• How to Generate RSA Keys in Java [name=Peter Jay Sridhar]
• stack overflow