Dieses Beispiel ist bereits eine vollwertige symmetrische Dateiverschlüsselungsroutine, welche die Nutzung von zusätzlichen AAD-Daten unterstützt und diese in der verschlüsselten Datei am Anfang mit abspeichert. Ein etwas abgewandeltes Beispiel ist in H03b Symmetrische Verschlüsselung via Tink ohne AAD-Daten und einer Datei zu finden, dort werden keine AAD-Daten verarbeitet. Weiterhin wird der erzeugte Schlüssel in Form einer JSON-formatierten Datei gespeichert und dann wieder eingelesen.
Der Hinweis bei der Konsolenausgabe besagt, dass mit diesem Programm nur kleinere Dateien verschlüsselt werden sollten, denn das Programm liest die Original- wie auch später die verschlüsselte Datei komplett in den Programmspeicher ein. Geht dort der Speicherplatz zu Ende oder (was vermutlich früher geschieht) ist der Platz auf dem Java Heap erschöpft, bricht das Programm unvermittelt ab. Auf Grund der Authentifizierung beim GCM-Verfahren wird eher die Entschlüsselung als die Verschlüsselung scheitern – das wäre zum Beispiel bei der Rückgewinnung eines verschlüsselten Backup-Archives fatal). Eine universelle Lösung findet Ihr im Beispiel H04 Symmetrische Streamverschlüsselung via Tink mit AAD-Daten für große Dateien – dort spielt die Dateigröße keine Rolle mehr.
Im Beispielcode habe ich den AES GCM-Modus mit 256 Byte Schlüssellänge eingestellt, probiert aber einmal die übrigen Verfahren aus (einfach im Template-Namen mittels copy/paste den gewünschten Modus reinkopieren).
Ihr benötigt für dieses Beispiel eine „plaintext“-Datei, hierfür nutzt Ihr am einfachsten die mit Beispiel A11 Erzeuge eine Datei mit definierter Größe generierte Datei. Probiert einfach mal deutlich größere Dateien aus und testet, wo die Schmerzgrenze bei Euch ist (immer daran denken: auf einem anderen Rechner oder Handy kann die Grenze deutlich niedriger liegen).
Bitte die nachfolgende Routine nur nach einer gründlichen Überprüfung für den Echteinsatz nutzen. Aus kryptographischer Sicht dürfte sie für viele Einsatzgebiete nutzbar sein.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 |
package net.bplaced.javacrypto.tink; /* * Herkunft/Origin: http://javacrypto.bplaced.net/ * Programmierer/Programmer: Michael Fehr * Copyright/Copyright: frei verwendbares Programm (Public Domain) * Copyright: This is free and unencumbered software released into the public domain. * Lizenttext/Licence: <http://unlicense.org> * getestet mit/tested with: Java Runtime Environment 8 Update 191 x64 * getestet mit/tested with: Java Runtime Environment 11.0.1 x64 * Datum/Date (dd.mm.jjjj): 23.01.2019 * Funktion: verschlüsselt eine Datei und AAD-Daten mit Google Tink AES GCM * Function: encrypts a file and aad-data using Google Tink AES GCM * * Sicherheitshinweis/Security notice * Die Programmroutinen dienen nur der Darstellung und haben keinen Anspruch auf eine korrekte Funktion, * insbesondere mit Blick auf die Sicherheit ! * Prüfen Sie die Sicherheit bevor das Programm in der echten Welt eingesetzt wird. * The program routines just show the function but please be aware of the security part - * check yourself before using in the real world ! * * Das Programm benötigt die nachfolgende Bibliotheken: * The programm uses these external libraries: * jar-Datei: https://mvnrepository.com/artifact/com.google.crypto.tink/tink * jar-Datei: https://mvnrepository.com/artifact/com.google.protobuf/protobuf-java * jar-Datei: https://mvnrepository.com/artifact/org.json/json */ import java.io.DataInputStream; import java.io.DataOutputStream; import java.io.File; import java.io.FileInputStream; import java.io.FileNotFoundException; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; import java.nio.file.Files; import java.nio.file.LinkOption; import java.nio.file.Path; import java.nio.file.Paths; import java.security.GeneralSecurityException; import java.util.Arrays; import com.google.crypto.tink.Aead; import com.google.crypto.tink.CleartextKeysetHandle; import com.google.crypto.tink.JsonKeysetReader; import com.google.crypto.tink.JsonKeysetWriter; import com.google.crypto.tink.KeysetHandle; import com.google.crypto.tink.aead.AeadConfig; import com.google.crypto.tink.aead.AeadFactory; import com.google.crypto.tink.aead.AeadKeyTemplates; public final class H03_SymmetricEncryptionTinkSaveKeysFile { public static void main(String[] args) throws Exception { System.out.println( "H03 Symmetrische Verschlüsselung via Tink, Schlüssel Speicherung, mit AAD-Daten und mit einer Datei"); System.out.println("\nHinweis: Bitte benutzen Sie dieses Programm nur bei kleineren Dateien bis" + "\nzu einer Größe von 1 Megabyte, da die gesamte Datei in den Speicher geladen " + "\nund dort ver- bzw. entschlüsselt wird."); AeadConfig.register(); String aadtextString = "Hier stehen die AAD-Daten (additional authenticated data)"; String filenameKeyString = "h03_aesgcm256.txt"; String filenamePlainString = "a11_test_1mb.dat"; String filenameEncString = "h03_test_enc.txt"; String filenameDecString = "h03_test_dec.txt"; byte[] aadtextByte = new byte[0]; // damit das array auf jeden fall gefüllt ist aadtextByte = aadtextString.getBytes("utf-8"); // schlüssel erzeugen System.out.println("\nSchlüsselerzeugung und Speicherung"); KeysetHandle keysetHandle = KeysetHandle.generateNew(AeadKeyTemplates.AES256_GCM); // AeadKeyTemplates. AES128_GCM, AES256_GCM, AES128_EAX, AES256_EAX, AES128_CTR_HMAC_SHA256, // CHACHA20_POLY1305 // schlüssel speichern saveKeyJsonFormat(keysetHandle, filenameKeyString); System.out.println("Der erzeugte Schlüssel wurde gespeichert:" + filenameKeyString); System.out.println("Der Schlüssel ist im Format:" + keysetHandle.getKeysetInfo().getKeyInfo(0).getTypeUrl()); // falls ein schlüssel bereits vorhanden ist wird er so geladen: // KeysetHandle keysetHandle = loadKeyJsonFormat(filenameKeyString); // ist die datei filenamePlainString existent ? if (FileExistsCheck(filenamePlainString) == false) { System.out.println("Die Datei " + filenamePlainString + " existiert nicht. Das Programm wird beendet."); System.exit(0); } ; // verschlüsselung System.out.println("\n# # # Verschlüsselung einer Datei # # #"); encryptSymmetricWithAadTink(keysetHandle, filenamePlainString, filenameEncString, aadtextByte); System.out.println("Die Datei " + filenamePlainString + " wurde verschlüsselt in " + filenameEncString); System.out.println("Diese aadtext-Daten sind angefügt:\n" + new String(aadtextByte)); // entschlüsselung, einlesen des schlüssels und der verschlüsselten datei System.out.println("\n# # # Entschlüsselung einer Datei # # #"); if (FileExistsCheck(filenameKeyString) == false) { System.out.println("Die Datei " + filenameKeyString + " existiert nicht. Das Programm wird beendet."); System.exit(0); } ; if (FileExistsCheck(filenameEncString) == false) { System.out.println("Die Datei " + filenameEncString + " existiert nicht. Das Programm wird beendet."); System.exit(0); } ; // lesen der schlüsseldatei KeysetHandle keysetHandleRead = loadKeyJsonFormat(filenameKeyString); System.out.println("Der Schlüssel wurde gelesen:" + filenameKeyString); // entschlüsseln der datei filenameEncString byte[] aadtextReadByte = decryptSymmetricWithAadTink(keysetHandleRead, filenameEncString, filenameDecString); System.out.println("Die Datei " + filenameEncString + " wurde entschlüsselt in " + filenameDecString); System.out.println("Diese aadtext-Daten sind angefügt:\n" + new String(aadtextReadByte)); } public static void saveKeyJsonFormat(KeysetHandle keysetHandle, String filenameString) throws IOException { CleartextKeysetHandle.write(keysetHandle, JsonKeysetWriter.withFile(new File(filenameString))); } public static KeysetHandle loadKeyJsonFormat(String filenameString) throws GeneralSecurityException, IOException { return CleartextKeysetHandle.read(JsonKeysetReader.withFile(new File(filenameString))); } public static void encryptSymmetricWithAadTink(KeysetHandle keysetHandle, String filenamePlainString, String filenameEncString, byte[] aadtextByte) throws GeneralSecurityException, FileNotFoundException, IOException { // test auf ein nicht gefülltes aadtextByte array if (aadtextByte == null) { System.err.println("No data in aadtextByte, programm halted"); System.exit(0); } // initialisierung Aead aead = AeadFactory.getPrimitive(keysetHandle); // einlesen des plaintextes byte[] plaintextByte = readBytesFromFileNio(filenamePlainString); // verschlüsselung byte[] ciphertextByte = aead.encrypt(plaintextByte, aadtextByte); Arrays.fill(plaintextByte, (byte) 0); // plaintextByte löschen // aadtextByte und ciphertextByte speichern writeTwoByteArraysToFileNio(aadtextByte, ciphertextByte, filenameEncString); Arrays.fill(ciphertextByte, (byte) 0); // ciphertextByte löschen } public static byte[] decryptSymmetricWithAadTink(KeysetHandle keysetHandle, String filenameEncString, String filenameDecString) throws GeneralSecurityException, FileNotFoundException, IOException { // initialisierung Aead aead = AeadFactory.getPrimitive(keysetHandle); // einlesen des aadtextByte und ciphertextByte byte[] aadtextByte = null; byte[] ciphertextByte = null; try (DataInputStream dataIn = new DataInputStream(new FileInputStream(filenameEncString))) { int aadtextSizeInt = dataIn.readInt(); aadtextByte = new byte[aadtextSizeInt]; dataIn.read(aadtextByte, 0, aadtextSizeInt); int ciphertextSizeInt = dataIn.readInt(); ciphertextByte = new byte[ciphertextSizeInt]; dataIn.read(ciphertextByte, 0, ciphertextSizeInt); } // entschlüsselung byte[] decryptedtextByte = aead.decrypt(ciphertextByte, aadtextByte); Arrays.fill(ciphertextByte, (byte) 0); // ciphertextByte löschen // decryptedtextByte speichern writeBytesToFileNio(decryptedtextByte, filenameDecString); // decryptedtextByte löschen Arrays.fill(decryptedtextByte, (byte) 0); return aadtextByte; } private static boolean FileExistsCheck(String dateinameString) { return Files.exists(Paths.get(dateinameString), new LinkOption[] { LinkOption.NOFOLLOW_LINKS }); } private static void writeTwoByteArraysToFileNio(byte[] firstByte, byte[] secondByte, String filenameString) throws FileNotFoundException, IOException { try (DataOutputStream out = new DataOutputStream(new FileOutputStream(filenameString))) { out.writeInt(firstByte.length); out.write(firstByte); out.writeInt(secondByte.length); out.write(secondByte); } } private static void writeBytesToFileNio(byte[] byteToFileByte, String filenameString) { try { Path path = Paths.get(filenameString); Files.write(path, byteToFileByte); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } private static byte[] readBytesFromFileNio(String filenameString) { byte[] byteFromFileByte = null; try { byteFromFileByte = Files.readAllBytes(Paths.get(filenameString)); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } return byteFromFileByte; } public static String printHexBinary(byte[] bytes) { final char[] hexArray = "0123456789ABCDEF".toCharArray(); char[] hexChars = new char[bytes.length * 2]; for (int j = 0; j < bytes.length; j++) { int v = bytes[j] & 0xFF; hexChars[j * 2] = hexArray[v >>> 4]; hexChars[j * 2 + 1] = hexArray[v & 0x0F]; } return new String(hexChars); } } |
Die Konsole informiert Euch kurz und knapp über die einzelnen Schritte:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 |
H03 Symmetrische Verschlüsselung via Tink, Schlüssel Speicherung, mit AAD-Daten und mit einer Datei Hinweis: Bitte benutzen Sie dieses Programm nur bei kleineren Dateien bis zu einer Größe von 1 Megabyte, da die gesamte Datei in den Speicher geladen und dort ver- bzw. entschlüsselt wird. Schlüsselerzeugung und Speicherung Der erzeugte Schlüssel wurde gespeichert:h03_aesgcm256.txt Der Schlüssel ist im Format:type.googleapis.com/google.crypto.tink.AesGcmKey # # # Verschlüsselung einer Datei # # # Die Datei a11_test_1mb.dat wurde verschlüsselt in h03_test_enc.txt Diese aadtext-Daten sind angefügt: Hier stehen die AAD-Daten (additional authenticated data) # # # Entschlüsselung einer Datei # # # Der Schlüssel wurde gelesen:h03_aesgcm256.txt Die Datei h03_test_enc.txt wurde entschlüsselt in h03_test_dec.txt Diese aadtext-Daten sind angefügt: Hier stehen die AAD-Daten (additional authenticated data) |
Alle Quellcodes zu Google Tink findet Ihr zum Download in meinem Github-Repository, welches Ihr über diesen Link erreicht: https://github.com/java-crypto/H-Google-Tink. Alle Programme sind sowohl unter Java 8 als auch unter Java 11 lauffähig.
Die Lizenz zum obigen Beispiel findet Ihr auf der eigenen Lizenz-Seite.
Letzte Aktualisierung: 23.01.2019