我已经为 Crypto++ 实现了一个 C++ 包装器库v5.6.2 并对对称算法(例如 Blowfish)和 block 模式(例如 GCM)的组合有疑问。

我可以通过 Blowfish/EAX 加密和解密数据，但我无法通过使用 Blowfish/GCM 实现同样的目的。 AES/EAX 和 AES/GCM 都有效。

下面的简单应用演示了我的问题:

#include <iostream>
#include <string>

#include "cryptopp/blowfish.h"
#include "cryptopp/filters.h"
#include "cryptopp/eax.h"
#include "cryptopp/gcm.h"
#include "cryptopp/osrng.h"
#include "cryptopp/hex.h"

std::string encrypt(
    CryptoPP::AuthenticatedSymmetricCipher &encryption,
    std::string const kPlainText,
    CryptoPP::SecByteBlock const kKey,
    unsigned const char * kIV) {
  std::string cipher_text;

  // TODO Is this the source of the problem?
  // BlockSize always returns 0 which leads to an exception if GCM block mode is used!
  std::cout << encryption.BlockSize() << " bytes" << std::endl;

  encryption.SetKeyWithIV(
      kKey,
      kKey.size(),
      kIV
  );

  CryptoPP::StringSink *string_sink = new CryptoPP::StringSink(cipher_text);
  CryptoPP::BufferedTransformation *transformator = NULL;

  // The AuthenticatedEncryptionFilter adds padding as required.
  transformator = new CryptoPP::AuthenticatedEncryptionFilter(
      encryption,
      string_sink);

  bool const kPumpAll = true;
  CryptoPP::StringSource(
      kPlainText,
      kPumpAll,
      transformator);

  return cipher_text;
}

std::string decrypt(
    CryptoPP::AuthenticatedSymmetricCipher &decryption,
    std::string const kCipherText,
    CryptoPP::SecByteBlock const kKey,
    unsigned const char * kIV) {
  std::string recovered_plain_text;

  decryption.SetKeyWithIV(
      kKey,
      kKey.size(),
      kIV);

  CryptoPP::StringSink *string_sink = new CryptoPP::StringSink(
      recovered_plain_text);
  CryptoPP::BufferedTransformation *transformator = NULL;
  CryptoPP::AuthenticatedDecryptionFilter *decryption_filter = NULL;

  decryption_filter = new CryptoPP::AuthenticatedDecryptionFilter(
      decryption,
      string_sink);
  transformator = new CryptoPP::Redirector(*decryption_filter);

  bool const kPumpAll = true;
  CryptoPP::StringSource(
      kCipherText,
      kPumpAll,
      transformator);

  return recovered_plain_text;
}

int main() {
  CryptoPP::AutoSeededRandomPool prng;
  CryptoPP::SecByteBlock key(CryptoPP::Blowfish::DEFAULT_KEYLENGTH);
  prng.GenerateBlock(key, key.size());

  byte iv[CryptoPP::Blowfish::BLOCKSIZE];
  prng.GenerateBlock(iv, sizeof(iv));

  // Creates templated mode objects of  block ciphers.

  // This works...
//  CryptoPP::EAX<CryptoPP::Blowfish>::Encryption encryption;
//  CryptoPP::EAX<CryptoPP::Blowfish>::Decryption decryption;

  // This does NOT work...
  CryptoPP::GCM<CryptoPP::Blowfish>::Encryption encryption;
  CryptoPP::GCM<CryptoPP::Blowfish>::Decryption decryption;

  std::string plain_text = "Block Mode Test";
  std::string cipher_text = encrypt(encryption, plain_text, key, iv);
  // terminate called after throwing an instance of 'CryptoPP::InvalidArgument'
  // what():  Blowfish/GCM: block size of underlying block cipher is not 16

  std::cout << "cipher text: " << std::hex << cipher_text << std::endl;
  std::cout << "recovered plain text: " << decrypt(decryption, cipher_text, key, iv) << std::endl;
}

如果使用以下文本运行上面的代码，则会抛出 CryptoPP::InvalidArgument 异常:

Blowfish/GCM: block size of underlying block cipher is not 16

但是当使用 block 模式 EAX 运行代码时，不会抛出异常。所以我的问题是:

• GCM 只能与 AES 一起使用吗？ GCM 也可以与 Blowfish 或 3DES 一起使用吗？
• 是否有可用矩阵列出对称算法与 block 模式的所有可能组合？
• 或者这是 Crypto++ 中的错误？因为方法 BlockSize() always 返回 0 但只有在使用 Blowfish(或 3DES)而不是 AES 时才会引发异常。这似乎引发了所提到的异常。

最佳答案

GCM 被设计为仅使用128 位(=16 字节) block 大小。您可以在 original paper 中找到它在第 5.1 节中。

Blowfish 是一种64 位 block 大小 算法，因此两者作为“开箱即用”的认证加密组合不兼容。 3DES 也是如此。该异常不是 Crypto++ 中的错误。

GCM 将与其他具有 128 位 block 大小的 Crypto++ 对象一起工作。它们包括 AES、Cast-256、Rijndael Cameilla、MARS、Serpent 和 Twofish。 Applied Crypto++: Block Ciphers 提供了 block 大小表。 .

GCM 也不适用于较大的 block 大小。例如，Rijndael(AES 的父级)提供 192 位和 256 位 block 大小(AES 仅指定 128 位 block 尺寸)。 GCM 不适用于较大的 block 大小。 SHACAL-2 也是如此， block 大小为 256 位。

Crypto++ 的 BlockSize() 有时会返回 0(这与模板参数有关)。相反，使用编译时常量，如 AES::BLOCKSIZE、Camellia::BLOCKSIZE 和 Rijndael::BLOCKSIZE。这可以被认为是一个错误。

关于c++ - Crypto++ 对称算法和经过身份验证的 block 模式组合，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/20967964/