H03b Symmetrische Verschlüsselung via Tink ohne AAD-Daten und einer Datei

Dieses Beispiel ist eine etwas abgewandelte Version von Beispiel H03 Symmetrische Verschlüsselung via Tink mit AAD-Daten und einer Datei, denn hier werden keine AAD-Daten benutzt. Alle weiteren Erklärungen findet Ihr in dem genannten Beispiel und auch die Information zur Testdatei.

Bitte die nachfolgende Routine nur nach einer gründlichen Überprüfung für den Echteinsatz nutzen. Aus kryptographischer Sicht dürfte sie für viele Einsatzgebiete nutzbar sein.

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 mit Google Tink AES GCM ohne AAD-Daten
* Function: encrypts a File using Google Tink AES GCM without AAD-data
*
* 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.File;
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 H03b_SymmetricEncryptionWithoutAadTinkSaveKeysFile {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		System.out.println(
				"H03b Symmetrische Verschlüsselung via Tink, Schlüssel Speicherung, keine 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 filenameKeyString = "h03_aesgcm256.txt";
		String filenamePlainString = "a11_test_1mb.dat";
		String filenameEncString = "h03_test_enc.txt";
		String filenameDecString = "h03_test_dec.txt";

		// 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 # # #");

		encryptSymmetricWithoutAadTink(keysetHandle, filenamePlainString, filenameEncString);
		System.out.println("Die Datei " + filenamePlainString + " wurde verschlüsselt in " + filenameEncString);

		// 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
		decryptSymmetricWithoutAadTink(keysetHandleRead, filenameEncString, filenameDecString);
		System.out.println("Die Datei " + filenameEncString + " wurde entschlüsselt in " + filenameDecString);
	}

	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 encryptSymmetricWithoutAadTink(KeysetHandle keysetHandle, String filenamePlainString,
			String filenameEncString) throws GeneralSecurityException {
		byte[] aadtextByte = null;
		// 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
		// ciphertextByte speichern
		writeBytesToFileNio(ciphertextByte, filenameEncString);
		Arrays.fill(ciphertextByte, (byte) 0); // ciphertextByte löschen
	}

	public static void decryptSymmetricWithoutAadTink(KeysetHandle keysetHandle, String filenameEncString,
			String filenameDecString) throws GeneralSecurityException {
		byte[] aadtextByte = null;
		// initialisierung
		Aead aead = AeadFactory.getPrimitive(keysetHandle);
		// einlesen des ciphertextes
		byte[] ciphertextByte = readBytesFromFileNio(filenameEncString);
		// entschlüsselung
		byte[] decryptedtextByte = aead.decrypt(ciphertextByte, aadtextByte);
		Arrays.fill(ciphertextByte, (byte) 0); // ciphertextByte löschen
		// decryptedtextByte speichern
		writeBytesToFileNio(decryptedtextByte, filenameDecString);
		Arrays.fill(decryptedtextByte, (byte) 0); // decryptedtextByte löschen
	}

	private static boolean FileExistsCheck(String dateinameString) {
		return Files.exists(Paths.get(dateinameString), new LinkOption[] { LinkOption.NOFOLLOW_LINKS });
	}

	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);
	}
}

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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 mit Google Tink AES GCM ohne AAD-Daten

* Function: encrypts a File using Google Tink AES GCM without AAD-data

* 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.File;

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 H03b_SymmetricEncryptionWithoutAadTinkSaveKeysFile {

public static void main(String[] args) throws Exception {

System.out.println(

"H03b Symmetrische Verschlüsselung via Tink, Schlüssel Speicherung, keine 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 filenameKeyString = "h03_aesgcm256.txt";

String filenamePlainString = "a11_test_1mb.dat";

String filenameEncString = "h03_test_enc.txt";

String filenameDecString = "h03_test_dec.txt";

// 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 # # #");

encryptSymmetricWithoutAadTink(keysetHandle, filenamePlainString, filenameEncString);

System.out.println("Die Datei " + filenamePlainString + " wurde verschlüsselt in " + filenameEncString);

// 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

decryptSymmetricWithoutAadTink(keysetHandleRead, filenameEncString, filenameDecString);

System.out.println("Die Datei " + filenameEncString + " wurde entschlüsselt in " + filenameDecString);

}

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 encryptSymmetricWithoutAadTink(KeysetHandle keysetHandle, String filenamePlainString,

String filenameEncString) throws GeneralSecurityException {

byte[] aadtextByte = null;

// 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

// ciphertextByte speichern

writeBytesToFileNio(ciphertextByte, filenameEncString);

Arrays.fill(ciphertextByte, (byte) 0); // ciphertextByte löschen

}

public static void decryptSymmetricWithoutAadTink(KeysetHandle keysetHandle, String filenameEncString,

String filenameDecString) throws GeneralSecurityException {

byte[] aadtextByte = null;

// initialisierung

Aead aead = AeadFactory.getPrimitive(keysetHandle);

// einlesen des ciphertextes

byte[] ciphertextByte = readBytesFromFileNio(filenameEncString);

// entschlüsselung

byte[] decryptedtextByte = aead.decrypt(ciphertextByte, aadtextByte);

Arrays.fill(ciphertextByte, (byte) 0); // ciphertextByte löschen

// decryptedtextByte speichern

writeBytesToFileNio(decryptedtextByte, filenameDecString);

Arrays.fill(decryptedtextByte, (byte) 0); // decryptedtextByte löschen

}

private static boolean FileExistsCheck(String dateinameString) {

return Files.exists(Paths.get(dateinameString), new LinkOption[] { LinkOption.NOFOLLOW_LINKS });

}

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);

}

Auch diese Konsolenausgabe ist wieder kurz:

H03b Symmetrische Verschlüsselung via Tink, Schlüssel Speicherung, keine 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

# # # Entschlüsselung einer Datei # # #
Der Schlüssel wurde gelesen:h03_aesgcm256.txt
Die Datei h03_test_enc.txt wurde entschlüsselt in h03_test_dec.txt

H03b Symmetrische Verschlüsselung via Tink, Schlüssel Speicherung, keine 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

# # # Entschlüsselung einer Datei # # #

Der Schlüssel wurde gelesen:h03_aesgcm256.txt

Die Datei h03_test_enc.txt wurde entschlüsselt in h03_test_dec.txt

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.