用随机字节填充内存 - C/Objective-C

Question

用随机字节填充内存 - C/Objective-C

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我正在使用CommonCrypto对Objective-C中的加密进行AES256位加密，我想为更安全的加密提供一个IV（初始化向量）。目前我的做法如下：

const void* iv = malloc(kCCBlockSizeAES128);
// EDIT:
//if (!iv) {
//    iv = NULL;
//}

然后我创建了加密器对象：

CCCryptorRef cryptor;
CCCryptorStatus cryptStatus = CCCryptorCreate(operation, kCCAlgorithmAES128, kCCOptionPKCS7Padding,
                                                  keyPtr, kCCKeySizeAES256,
                                                  iv,
                                                  &cryptor);

问题在于这种加密方式似乎失败了（伤心脸...）。我的意思是：它加密时没有明显的问题，但解密后的数据与原始数据不同。我认为这应该是可行的，因为当你使用malloc()分配内存时，它并不会全部写入零，而是随机的。我还尝试自己编写随机值，但我的C语言知识有限。如果有一个类似于bzero的函数可以写入随机字节，请告诉我。

我还尝试了类似以下的操作：

char* iv = malloc(kCCBlockSizeAES128);
int i;
srand((unsigned int)time(NULL));
for (i = 0; i < kCCBlockSizeAES128; i++) {
    iv[i] = (char)rand()%256;
}

哦，顺便说一下，我意识到这可能是一个非常新手的问题 :)

最后我想要的东西就像 const void* iv = malloc(kCCBlockSizeAES128) 一样，在经过一些操作后我确定它的数据是完全随机的。有什么想法吗？

PS：我只提供加密/解密和Objective-C的背景信息，所以您知道我需要这个用途。我认为这不会影响任何事情。kCCBlockSizeAES128 = 16（90％确定 :)。

编辑：

好吧！经过一些调试，我很高兴地宣布，我遇到的加密和解密问题是由于程序中另一部分中存在错误造成的，现在我已经解决了。现在我需要弄清楚的是如何填充iv随机字节。一些选项：

使用malloc()，它返回垃圾而不是随机字节-> 可能不安全(?)
使用arc4random_buf()，正是我想要的，但它仅适用于10.7+，我的Mac是10.6.6（而且我想支持10.6）
我没有考虑到的其他事情...? <-- 在这里帮助！

编辑2：

好吧！在用一些测试数据（全零，全一等）填充iv并更多的调试后，我不再高兴地宣布ccrypto似乎在某些条件下不起作用。我将解释如何进行：

每当我向加密提供一个为零的iv或NULL时（加密同理），它都有效。例如，在加密和解密时，这很好用：

uint8_t iv[kCCBlockSizeAES128];
int i;
for (i = 0; i < kCCBlockSizeAES128; i++) {
    iv[i] = 0x0; // I know this is the same as doing: memset((void *)iv, 0x0, (size_t)sizeof(iv));
}

CCCryptorRef cryptor;
CCCryptorStatus cryptStatus = CCCryptorCreate(operation, kCCAlgorithmAES128,
                                              kCCOptionPKCS7Padding,
                                              (const void *)keyPtr, kCCKeySizeAES256,
                                              iv,
                                              &cryptor);

但是，当我向他输入一个至少有一个字节不为零的 IV 时，加密/解密并没有出现错误，但解密后的数据并不是原始数据。例如，下面这个...

uint8_t iv[kCCBlockSizeAES128];
int i;
for (i = 0; i < kCCBlockSizeAES128; i++) {
    iv[i] = 0x1;
}

或者用于完全随机数据...

uint8_t iv[kCCBlockSizeAES128];
int i;
for (i = 0; i < kCCBlockSizeAES128; i++) {
    iv[i] = arc4random() % 256;
}

无法工作。我完全不理解这个逻辑...有什么想法吗？

- Alex

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评论：if (!iv) { iv = NULL; } 没有意义。翻译：上述代码“如果iv为假值，则将其赋值为NULL”是没有实际作用的语句。 - Mat

@Mat，我这样做是因为如果你提供了空的加密参数，它会自己创建一个全0 IV。当我不能创建IV时，我让加密创建一个全0的IV。否则，我想要一个随机的IV。 - Alex

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你的帖子非常模糊：“似乎失败了”？确保它正在失败。此外，加密函数应该在IV的内容不同的情况下也能正常工作 - 可能不安全，但是会起作用。因此，你的问题可能出在其他地方。请更详细地描述什么没有工作以及它如何失败。（if块内的语句只有在!iv为真时才会运行，这只会在iv == null时发生...） - Mat

@Mat，我已经更新了我的问题，请您再次检查一下？ - Alex

不，我没有。我已经尝试使用上述方法将加密的NULL（清零IV）和随机IV用于解密，但都没有成功。我应该这样做吗？如果是这样，怎么做？我需要将其与文件一起保存吗？ - Alex

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- 一二三 · Accepted Answer

您可以使用arc4random_buf来填充缓冲区以获取随机数据：

#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>

uint8_t iv[kCCBlockSizeAES128];
arc4random_buf(&iv, kCCBlockSizeAES128);

此外，malloc 返回的内存块（与任何未初始化的内存一样）都是填充有“垃圾数据”的。你不应该假设它会被填充上什么东西，尤其不是加密强度的随机数。