Crypto ++在加密/解密期间显式破坏？

Posted 2023-03-28

【中文标题】Crypto ++在加密/解密期间显式破坏？

【英文标题】：Crypto++ explicit destruction during encryption/decryption?

【发布时间】：2017-07-21 13:40:43

【问题描述】：

我编写了一些包装函数来使用 crypto++ 加密/解密文件。我尝试在 wiki 中查找，但可以找到我的答案。我想知道是否需要显式销毁创建的对象？

我在 wiki 中发现某些对象在传递给函数时会为您销毁，但没有我的确切使用示例，所以我只是想确定一下。

   CryptoPP::AutoSeededRandomPool prng;
   //Key generation
   byte key[AES::DEFAULT_KEYLENGTH];
   prng.GenerateBlock(key, sizeof(key));
   //IV generation
   byte iv[AES::BLOCKSIZE];
   prng.GenerateBlock(iv, sizeof(iv));



   //print key
   encoded.clear();
   StringSource(key, sizeof(key), true, new HexEncoder(new StringSink(encoded)));
   cout << "key: " << encoded << endl;
   cout << "Size of key: " << sizeof(key) << endl;

   //print iv
   encoded.clear();
   StringSource(iv, sizeof(iv), true, new HexEncoder(new StringSink(encoded)));
   cout << "iv: " << encoded << endl;
   cout << "Size of iv: " << sizeof(iv) << endl;

   //See function below
   encrypt_file(inFile, outFile, key, iv, err); 

   inFile.close();
   outFile.close();

一旦在这个函数中，字节数组由于某种原因被截断

加密文件

    bool encrypt_file(std::ifstream& inFile,
       std::ofstream& outFile,
       const byte* key, const byte* iv,
       std::string& errMsg)
    
       std::string encoded;
       //print key
       encoded.clear();
       StringSource(key, sizeof(key), true, new HexEncoder(new StringSink(encoded)));
       cout << "key: " << encoded << endl;
       cout << "Size of key: " << sizeof(key) << endl;

       //print iv
       encoded.clear();
       StringSource(iv, sizeof(iv), true, new HexEncoder(new StringSink(encoded)));
       cout << "iv: " << encoded << endl;
       cout << "Size of iv: " << sizeof(iv) << endl;
       try 
          CryptoPP::CBC_Mode<CryptoPP::AES>::Encryption e;
          e.SetKeyWithIV(key, sizeof(key), iv);
          CryptoPP::FileSource(inFile, true, new CryptoPP::StreamTransformationFilter(e, new CryptoPP::FileSink(outFile)));
          inFile.close();
          outFile.close();
       
       catch (CryptoPP::Exception& e) 
          errMsg = e.GetWhat();
          return false;
       
       return true;
    

输出：

key: 6574D7BDFD0DD3BC59CD3846D4A196A8
Size of key: 16
iv: 1B4ED692F91A32246B41F63F6B8C6EAA
Size of iv: 16
key: 6574D7BDFD0DD3BC
Size of key: 8
iv: 1B4ED692F91A3224
Size of iv: 8

【参考方案1】：

不，你没有。您创建的对象有automatic storage duration，这意味着它们的析构函数将在其作用域结束时自动调用。此外，您使用new 传递的参数将归 Crypto++ 对象所有，它们相应的析构函数将为您释放内存。它们属于 sink 或 filter 的类别，事实证明您也传递了所有权。更多详情见：

https://www.cryptopp.com/wiki/Pipelining#Ownership

基本上是这样的（超级简化的例子）：

#include <iostream>

struct Foo;

class X

    Foo *p_;
public:
    X(Foo* p): p_(p) 
    // we'd also need a copy ctor and copy assignment operator, ignored here
    ~X()
    
        std::cout << "Releasing the memory...\n";
        delete p_;
    
;

int main()

    X x(new Foo()); // sinking, no memory leak

Live on Coliru

我不得不说，这是迄今为止我最不喜欢的软件设计风格。一个人可以使用模板和 mixin 来实现类似的事情（阅读 policy based design），而没有指针浮动，没有明确的所有权。

【讨论】：

很棒的解释！谢谢！是的，我还没有遇到过这种类型的设计。

@hbchevelle68 这是一个很好的问题，我记得当我第一次遇到 Crypto++ 时，我问过自己同样的问题。我仍然认为他们的设计可以改进。

本地创建的对象或提供线程同步的全局对象，怎样才能更好地扩展？对象的本地创建和销毁可能会影响性能，因为它们是从同一个堆中分配的。

【参考方案2】：

我编写了一些包装函数来使用 crypto++ 加密/解密文件。我尝试在 wiki 中查找，但可以找到我的答案。我想知道是否需要显式销毁创建的对象？

这取决于。来自重要使用说明下的README（这两项已列出）：

如果 A 的构造函数采用指向对象 B 的指针（除了基本类型，如 int 和 char），则 A 拥有 B 并将删除 B 在 A 的破坏。如果 A 的构造函数引用了 对象 B，则调用者保留 B 的所有权，不应 销毁它，直到 A 不再需要它为止。

Crypto++ 在类级别是线程安全的。这意味着您可以在多线程应用程序中安全地使用 Crypto++，但您必须提供 当多个线程访问一个公共 Crypto++ 对象时同步。

这是您的代码。它看起来不错，不需要更改。但是为了完整起见，我们可以遍历它（为简洁起见，删除了CryptoPP）：

FileSource(inFile, true, new StreamTransformationFilter(encryptor, new FileSink(outFile)));

您拥有基于FileSource 的堆栈。它是一个自动变量，超出范围时会被删除。它的样板 C++。 你有inFile。它是一个参考，你有责任删除它。它基于堆栈，并且在超出调用者范围时被删除。它的样板 C++。 您已使用new 创建了StreamTransformationFilter。它是一个指针，FileSource 拥有它。当FileSource 析构函数运行时，它将被删除。管道是一种后天习得的品味。 你有encryptor。它是一个参考，你有责任删除它。它基于堆栈，超出范围时将被删除。它的样板 C++。 您已使用new 创建了FileSink。它是一个指针，StreamTransformationFilter 拥有它。当StreamTransformationFilter 析构函数运行时，它将被删除。管道是一种后天习得的品味。 你有outFile。它是一个参考，你有责任删除它。它基于堆栈，并且在超出调用者范围时被删除。它的样板 C++。

信息在 wiki 上，但如果您不知道自己在寻找什么，就很难找到。另请参阅 wiki 上的 Pipelining | Ownership。

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相关，这看起来很可疑：

e.SetKeyWithIV(key, sizeof(key), iv);

因为key是声明为... byte key[], byte iv[] ...的函数参数，所以我相信decays to a pointer的大小为4（i686）或8（x86_64）。你应该使用类似下面的东西，它允许你指定数组的大小：

bool encrypt_file(std::ifstream& inFile,
    std::ofstream& outFile,
    const byte* key, size_t ksize,
    const byte* iv, size_t vsize,
    std::string& errMsg)

    ...
    e.SetKeyWithIV(key, ksize, iv);
    ...

所以，给定：

byte key[AES::DEFAULT_KEYLENGTH];
prng.GenerateBlock(key, sizeof(key));
byte iv[AES::BLOCKSIZE];
prng.GenerateBlock(iv, sizeof(iv));

然后这样称呼它：

encrypt_file(inFile, outFile, key, sizeof(key), iv, sizeof(iv), err); 

【讨论】：

哇，我得到了 2 个超级棒的答案。走过有助于使整个事情的头成为尾，我真的很感激。我继续并听取了您对字节指针的建议，感谢您的收获！

在集成字节指针后，我做了检查以验证大小，它仍然会降级到大小 8（从 16）。有什么想法吗？

@hbchevelle68 - 我们需要看看您是如何调用encrypt_file 和decrypt_file 的。如果是SecByteBlock key，只需使用key, key.size()。如果是std::string key，则使用reinterpret_cast<const byte*>(&key[0]), key.size()。

我继续编辑发布以显示我如何调用它以及密钥生成和输出。

您可以使用key, sizeof(key)调用函数。在调用者中，sizeof(key) 将是 AES::DEFAULT_KEYLENGTH。但是，一旦进入被调用函数，byte key[AES::DEFAULT_KEYLENGTH] 就会降级为大小为 4 (i686) 或 8 (x86_64) 的指针。