Kotlin ECC шифрование

Question

Есть ли какая-нибудь информация о шифровании эллиптических кривых в Kotlin?

Для генерации пар ключей и шифрования, дешифрования сообщений.

Информации по этой теме очень мало.

Например, я хочу реализовать эллиптическую кривую ECC P-521.

Возможно ли использовать версию Java в Kotlin?

И как это реализовать?

Answer 1

ECC предлагает ECIES, гибридную схему шифрования, сочетающую асимметричное шифрование на основе ECC с симметричным шифрованием. Здесь создается общий секрет, из которого получается ключ для симметричного шифрования данных. MAC используется для аутентификации. ECIES указан в различных криптостандартах. Более подробную информацию можно найти здесь .

ECIES использует компоненты, которые вы указали в своем вопросе (общий секрет через ECC, симметричное шифрование, MAC для аутентификации). Однако конкретные алгоритмы зависят от используемого стандарта или реализации, поэтому у вас нет прямого контроля над ними. Если вам этого достаточно, ECIES будет хорошим вариантом.

ECIES поддерживается, например, BouncyCastle, который реализует стандарт IEEE P 1363a. Поэтому для использования ECIES сначала необходимо добавить BouncyCastle (например, для Android Studio в разделе зависимостей app / gradle), см. Также здесь :

implementation 'org.bouncycastle:bcprov-jdk15to18:1.67'

Следующий код Kotlin затем выполняет шифрование / дешифрование с помощью ECIES и NIST P-521:

// Add BouncyCastle
Security.removeProvider("BC")
Security.addProvider(BouncyCastleProvider())

// Key Pair Generation
val keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("ECDH")
keyPairGenerator.initialize(ECGenParameterSpec("secp521r1"))
val keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair()

// Encryption
val plaintext = "The quick brown fox jumps over the lazy dog".toByteArray(StandardCharsets.UTF_8)
val cipherEnc = Cipher.getInstance("ECIES")
cipherEnc.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyPair.public) // In practice, the public key of the recipient side is used
val ciphertext = cipherEnc.doFinal(plaintext)

// Decryption
val cipherDec = Cipher.getInstance("ECIES")
cipherDec.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyPair.private)
val decrypted = cipherDec.doFinal(ciphertext)
println(String(decrypted, StandardCharsets.UTF_8))

протестировано с уровнем API 28 / Android 9 Pie.

---

Если вы хотите иметь больший контроль над используемыми алгоритмами, отдельные компоненты можно реализовать вручную, например

• ECDH с NIST P-521 для определения общего секрета
• SHA-512 для определения ключа AES-256 в качестве первых 32 байтов хэша (см. Также здесь использование KDF в контексте ECIES)
• AES-256 / GCM для симметричного шифрования ( GCM уже является аутентифицированным шифрованием, поэтому явный MAC-адрес не требуется)

Следующий код Kotlin затем выполняет шифрование / дешифрование с этими компонентами:

// Generate Keys
val keyPairA = generateKeyPair()
val keyPairB = generateKeyPair()

// Generate shared secrets
val sharedSecretA = getSharedSecret(keyPairA.private, keyPairB.public)
val sharedSecretB = getSharedSecret(keyPairB.private, keyPairA.public)

// Generate AES-keys
val aesKeyA = getAESKey(sharedSecretA)
val aesKeyB = getAESKey(sharedSecretB)

// Encryption (WLOG by A)
val plaintextA = "The quick brown fox jumps over the lazy dog".toByteArray(StandardCharsets.UTF_8)
val ciphertextA = encrypt(aesKeyA, plaintextA)

// Decryption (WLOG by B)
val plaintextB = decrypt(aesKeyB, ciphertextA)
println(String(plaintextB, StandardCharsets.UTF_8))

с участием:

private fun generateKeyPair(): KeyPair {
    val keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("EC")
    keyPairGenerator.initialize(ECGenParameterSpec("secp521r1"))
    return keyPairGenerator.generateKeyPair()
}

private fun getSharedSecret(privateKey: PrivateKey, publicKey: PublicKey): ByteArray {
    val keyAgreement = KeyAgreement.getInstance("ECDH")
    keyAgreement.init(privateKey)
    keyAgreement.doPhase(publicKey, true)
    return keyAgreement.generateSecret()
}

private fun getAESKey(sharedSecret: ByteArray): ByteArray {
    val digest = MessageDigest.getInstance("SHA-512")
    return digest.digest(sharedSecret).copyOfRange(0, 32)
}

private fun encrypt(aesKey: ByteArray, plaintext: ByteArray): ByteArray {
    val secretKeySpec = SecretKeySpec(aesKey, "AES")
    val iv = ByteArray(12) // Create random IV, 12 bytes for GCM
    SecureRandom().nextBytes(iv)
    val gCMParameterSpec = GCMParameterSpec(128, iv)
    val cipher = Cipher.getInstance("AES/GCM/NoPadding")
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec, gCMParameterSpec)
    val ciphertext = cipher.doFinal(plaintext)
    val ivCiphertext = ByteArray(iv.size + ciphertext.size) // Concatenate IV and ciphertext (the MAC is implicitly appended to the ciphertext)
    System.arraycopy(iv, 0, ivCiphertext, 0, iv.size)
    System.arraycopy(ciphertext, 0, ivCiphertext, iv.size, ciphertext.size)
    return ivCiphertext
}

private fun decrypt(aesKey: ByteArray, ivCiphertext: ByteArray): ByteArray {
    val secretKeySpec = SecretKeySpec(aesKey, "AES")
    val iv = ivCiphertext.copyOfRange(0, 12) // Separate IV
    val ciphertext = ivCiphertext.copyOfRange(12, ivCiphertext.size) // Separate ciphertext (the MAC is implicitly separated from the ciphertext)
    val gCMParameterSpec = GCMParameterSpec(128, iv)
    val cipher = Cipher.getInstance("AES/GCM/NoPadding")
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec, gCMParameterSpec)
    return cipher.doFinal(ciphertext)
}

снова протестирован с API уровня 28 / Android 9 Pie.