aes gcm解密问题（把java解密函数转换成C++版本）

2024-12-19 08:36:50 Cplusplus 1568

在 C++ 中实现 AES-GCM 解密算法，并确保其行为与 Java 中的解密函数一致，需要了解 AES-GCM 的工作原理以及如何在 C++ 中使用相应的库。下面是详细的步骤和示例代码，帮助你将 Java 的 AES-GCM 解密函数转换为 C++ 版本。

AES-GCM 解密概述

AES-GCM（Galois/Counter Mode）是一种对称加密模式，提供了认证加密功能。解密过程中需要以下几个部分：

密钥：用于加密和解密的 AES 密钥。
IV（初始化向量）：用于加密算法的随机数或nonce。
密文：需要解密的数据。
标签：用于验证数据完整性的认证标签（Authentication Tag）。

Java 中的 AES-GCM 解密

在 Java 中，可以使用 javax.crypto.Cipher 类来实现 AES-GCM 解密。以下是一个 Java 示例：

java
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.GCMParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.util.Base64;

public class AESGCMDecryption {
    private static final String ALGORITHM = "AES/GCM/NoPadding";
    private static final int TAG_LENGTH_BIT = 128; // 128-bit authentication tag

    public static byte[] decrypt(byte[] key, byte[] iv, byte[] ciphertext, byte[] tag) throws Exception {
        SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(key, "AES");
        GCMParameterSpec gcmParameterSpec = new GCMParameterSpec(TAG_LENGTH_BIT, iv);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec, gcmParameterSpec);
        
        byte[] ciphertextWithTag = new byte[ciphertext.length + tag.length];
        System.arraycopy(ciphertext, 0, ciphertextWithTag, 0, ciphertext.length);
        System.arraycopy(tag, 0, ciphertextWithTag, ciphertext.length, tag.length);

        return cipher.doFinal(ciphertextWithTag);
    }
}

C++ 中的 AES-GCM 解密

在 C++ 中，我们可以使用 OpenSSL 库来实现 AES-GCM 解密。以下是一个详细的 C++ 示例：

1. 安装 OpenSSL

确保你已经安装了 OpenSSL 库，并在你的项目中正确链接了 OpenSSL。

2. C++ 代码示例

cpp
#include <openssl/evp.h>
#include <openssl/rand.h>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cstring>

// Helper function to convert bytes to hex string
std::string bytesToHex(const std::vector<uint8_t>& bytes) {
    std::ostringstream oss;
    for (const auto &byte : bytes) {
        oss << std::hex << std::setw(2) << std::setfill('0') << static_cast<int>(byte);
    }
    return oss.str();
}

// AES-GCM Decryption function
bool aesGcmDecrypt(const std::vector<uint8_t>& key, const std::vector<uint8_t>& iv, const std::vector<uint8_t>& ciphertext, const std::vector<uint8_t>& tag, std::vector<uint8_t>& plaintext) {
    EVP_CIPHER_CTX *ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
    if (!ctx) {
        std::cerr << "Failed to create EVP_CIPHER_CTX." << std::endl;
        return false;
    }

    int len = 0;
    int plaintext_len = 0;

    if (1 != EVP_DecryptInit_ex(ctx, EVP_aes_256_gcm(), NULL, NULL, NULL)) {
        std::cerr << "Failed to initialize decryption." << std::endl;
        EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
        return false;
    }

    if (1 != EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ctx, EVP_CTRL_GCM_SET_IVLEN, iv.size())) {
        std::cerr << "Failed to set IV length." << std::endl;
        EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
        return false;
    }

    if (1 != EVP_DecryptInit_ex(ctx, NULL, NULL, key.data(), iv.data())) {
        std::cerr << "Failed to initialize decryption with key and IV." << std::endl;
        EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
        return false;
    }

    if (1 != EVP_DecryptUpdate(ctx, NULL, &len, ciphertext.data(), ciphertext.size())) {
        std::cerr << "Failed to decrypt ciphertext." << std::endl;
        EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
        return false;
    }

    plaintext_len = len;

    if (1 != EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ctx, EVP_CTRL_GCM_SET_TAG, tag.size(), const_cast<uint8_t*>(tag.data()))) {
        std::cerr << "Failed to set authentication tag." << std::endl;
        EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
        return false;
    }

    if (1 != EVP_DecryptFinal_ex(ctx, NULL, &len)) {
        std::cerr << "Decryption failed or authentication tag did not match." << std::endl;
        EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
        return false;
    }

    plaintext_len += len;

    plaintext.resize(plaintext_len);
    if (1 != EVP_DecryptUpdate(ctx, plaintext.data(), &len, ciphertext.data(), ciphertext.size())) {
        std::cerr << "Failed to finalize decryption." << std::endl;
        EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
        return false;
    }
    plaintext_len += len;

    plaintext.resize(plaintext_len);

    EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
    return true;
}

int main() {
    // Example key, IV, ciphertext, and tag
    std::vector<uint8_t> key(32, 0); // 256-bit key
    std::vector<uint8_t> iv(12, 0);  // 96-bit IV
    std::vector<uint8_t> ciphertext = { /* ciphertext bytes */ };
    std::vector<uint8_t> tag = { /* tag bytes */ };

    std::vector<uint8_t> plaintext;

    if (aesGcmDecrypt(key, iv, ciphertext, tag, plaintext)) {
        std::cout << "Decryption successful. Plaintext: " << bytesToHex(plaintext) << std::endl;
    } else {
        std::cerr << "Decryption failed." << std::endl;
    }

    return 0;
}

说明

初始化 OpenSSL：需要初始化 OpenSSL 库并配置加密上下文。
设置解密算法：EVP_aes_256_gcm() 表示使用 AES-256-GCM 算法。调整为 EVP_aes_128_gcm() 如果使用 AES-128。
设置 IV 和密钥：使用 EVP_DecryptInit_ex() 初始化密钥和 IV。
解密数据：使用 EVP_DecryptUpdate() 和 EVP_DecryptFinal_ex() 解密数据并验证标签。
错误处理：错误处理和日志记录在实际应用中是必不可少的。

总结

将 Java 的 AES-GCM 解密函数转换为 C++ 版本需要使用 OpenSSL 库，确保密钥、IV、密文和标签的处理与 Java 实现一致。关键在于正确配置 OpenSSL 和处理解密数据。

关键字

AES-GCM, 解密, C++, OpenSSL, Java, 密钥, IV, 密文, 标签, EVP_CIPHER_CTX, 解密算法