TripleDESCryptoServiceProviderでバイト列を暗号化する

Question

TripleDESCryptoServiceProviderのサンプル、たとえば
http://msdn.microsoft.com/ja-jp/library/system.security.cryptography.tripledescryptoserviceprovider.aspx
では文字列を暗号化することは出来ますが、バイト列を暗号化出来ません。
StreamWriterとStreamReaderを別のものに置き換えれば良いように思うのですが、どうすれば良いか分かりません。
文字列ではなくバイト列を暗号化するにはどうすれば良いのでしょうか。

 

Answer 1

リンク先のサンプルの二つ目、特に文字列に限った内容でも無いですけど。StreamWriter/StreamReader 使ってませんし。

Answer 2

サンプルの EncryptTextToFile で使用されている StreamWriter は、cStream に対して文字列を書き込むために使用されています。

バイト列を書き込みたい場合には、StreamWriter を作成しないで cStream の Write メソッドを直接呼べばよいと思います。int 等のデータを書きこむ場合には、StreamWriter のかわりに BinaryWriter を作成するとよいかと思います。

具体的な方法がわかりにくい場合、CryptoStream は一般的な Stream として扱うことができるので、暗号化関連に限らずに「ファイルに xxx を書きこむ方法」などの FileStream を対象にしたサンプルコード類を検索されるとよいかもしれません。

Answer 3

ありがとうございます。

CryptoStream　に対して直接　Read　Write　する方法と、BinaryWriter　BinaryReader　を使う方法を両方ためしてみました。

まず、CryptoStream　に対して直接　Read　Write　する方法はデータのバイト数が８の倍数で無ければ　Read　時にエラーになります。

BinaryWriter　BinaryReader　を使う方法はデータのバイト数が８の倍数でなくても、エンコード　デコード可能です。

ただし、どちらの方法にも共通の問題があり悩んでいます。

元のデータが７バイト以下のときは暗号化した結果は８バイトになります。
しかし、８バイトのデータを暗号化すると、結果は１６バイトになってしまいます。

データの長さは変わらないと言うことなので、８バイトのデータを暗号化すると８バイト、９バイトのデータを暗号化すると１６バイト、
なら分かるのですが、なぜ８バイトのデータを暗号化すると１６バイトになってしまうのか、悩んでいます。

Answer 4

既定のパディングモードである PKCS#7 の仕様です（パディングについては、「ブロック暗号 パディング」辺りで検索してください）。

.NET では、各対称アルゴリズムの実装の基底クラスである SymmetricAlgorithm の、Padding プロパティで指定できますが、既定値である PKCS7 が推奨されています。

Answer 5

Padding を PaddingMode.None にすると８バイトのデータを暗号化すれば結果も８バイトになりました。

しかし、ぴったりブロックサイズなのに勝手にパディングを追加して１ブロック増やしてしまうというのは、どう考えてもおかしいと思います。
.NET のバグでしょうか。

Answer 6

だから仕様ですって。

PKCS#7 は RFC2315 で定義されています。パディングのサイズに関する記述を抜き出すと、

the method shall be to pad the input at the trailing end with k - (l mod k) octets all having value k - (l mod k), where l is the length of the input.

となっています。この式から、パディングのサイズは、入力データの長さ l がブロックサイズ k で割り切れる場合、ブロックサイズ k と一致します（ただし単位はオクテット = 8bit = 普通のPCの 1 byte）。

ブロックサイズが 64bit = 8 byte で、入力が 16 byte の場合、8 - (16 mod 8) となり、16 ÷ 8 の余りは 0 で、8 - 0 = 8 byte がパディングになります。

Answer 7

仕様だと言うこと、了解しました。
しかし、なぜぴったりブロックサイズの時に1ブロック追加してしまうのでしょうか。
1ブロック追加することで何か利点があるのでしょうか。

Answer 8

暗号化されたバイト列は、任意のバイトで終了します。つまり、末尾のバイトは 0x00 ～ 0xFF まで全てをとります。

このため、復号時にパディングの除去作業として、

1. 復号化されたバイト列の最後のオクテット T を取得する。
2. 復号化されたバイト列の末尾から、連続する T を削除する。

という操作を行うことを想定すると、暗号化されたバイト列は必ずパディング文字で終わる必要があります。具体例をあげると、

• ABC を暗号化した場合、パディング文字は C 以外の任意が使用できます。たとえば、B を使用して ABCBBBBB とできます。
• 同様に、ABCABCA をパディング B を含めて ABCABCAB で暗号化できます。
• ABCABCAB を暗号化した場合、パディング文字を埋めないと ABCABCAB になります。
• ABCABCAB をパディング文字を含める場合、末尾が B なので B 以外の何か...たとえば A を使用して ABCABCABAAAAAAAA になります。

パディング文字がない場合、復号化できないという問題が発生することがわかりますでしょうか？