使用AES/GCM(Android9)时，Java Cipher.Update不写入缓冲区

Question

我试图在Android上使用javax.crypto.cipher使用AES-GCM对数据流进行块加密。据我所知，对于一个多部分的加密操作，可以使用cipher.update多次，并使用cipher.doFinal完成。但是，当使用aes/gcm/nopadding转换时，cipher.update拒绝将数据输出到提供的缓冲区，并返回0个写入字节。缓冲区在密码中建立，直到我调用。doFinal。这似乎也发生在CCM（我假设其他经过身份验证的模式）中，但适用于其他模式，如CBC。

我认为GCM可以在加密时计算身份验证标记，所以我不知道为什么不允许我使用密码中的缓冲区。

val secretKey = KeyGenerator.getInstance("AES").run {
    init(256)
    generateKey()
}

val iv = ByteArray(12)
SecureRandom().nextBytes(iv)

val cipher = Cipher.getInstance("AES/GCM/NoPadding")
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, IvParameterSpec(iv))

// Pretend this is some file I want to read and encrypt
val inputBuffer = Random.nextBytes(1024000)

val outputBuffer = ByteArray(cipher.getOutputSize(512))

val read = cipher.update(inputBuffer, 0, 512, outputBuffer, 0)
//   ^  at this point, read = 0 and outputBuffer is [0, 0, 0, ...]
// Future calls to cipher.update and cipher.getOutputSize indicate that
// the internal buffer is growing. But I would like to consume it through
// outputBuffer

// ...

cipher.doFinal(outputBuffer, 0)
// Now outputBuffer is populated

我想做的是从磁盘流式传输一个大文件，加密它并通过网络一个块一个块地发送它，而不必将整个文件数据加载到内存中。我尝试使用CipherInputStream，但它遇到了同样的问题。

用AES/GCM可以吗？

Answer 1

这是由Android默认使用的Conscrypt提供程序中的一个限制造成的。下面是一个代码示例，我不是在Android上运行的，而是在我的Mac上运行的，它显式地使用Conscrypt提供程序，然后使用Bouncycastle(BC)提供程序来显示不同之处。因此，一个解决办法是将BC提供者添加到您的Android项目中，并在调用cipher.getinstance()时显式地指定它。当然，这是有权衡的。虽然BC提供者会在每次调用update()时向您返回密文，但总体吞吐量可能会大大降低，因为Conscrypt使用本机库，而BC是纯Java。

import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.conscrypt.Conscrypt;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.GCMParameterSpec;
import java.security.GeneralSecurityException;
import java.security.Provider;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.Security;

public class ConscryptIssue1 {

    private final static Provider CONSCRYPT = Conscrypt.newProvider();
    private final static Provider BC = new BouncyCastleProvider();

    public static void main(String[] args) throws GeneralSecurityException {
        Security.addProvider(CONSCRYPT);
        doExample();
    }

    private static void doExample() throws GeneralSecurityException {
        final SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();
        {
            // first, try with Conscrypt
            KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
            keyGenerator.init(256, secureRandom);
            SecretKey aesKey = keyGenerator.generateKey();
            byte[] plaintext = new byte[10000]; // plaintext is all zeros
            byte[] nonce = new byte[12];
            secureRandom.nextBytes(nonce);
            Cipher c = Cipher.getInstance("AES/GCM/NoPadding", CONSCRYPT);// specify the provider explicitly
            GCMParameterSpec spec = new GCMParameterSpec(128, nonce);// tag length is specified in bits.
            c.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, aesKey, spec);
            byte[] outBuf = new byte[c.getOutputSize(512)];
            int numProduced = c.update(plaintext, 0, 512, outBuf, 0);
            System.out.println(numProduced);
            final int finalProduced = c.doFinal(outBuf, numProduced);
            System.out.println(finalProduced);
        }

        {
            // Next, try with Bouncycastle
            KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
            keyGenerator.init(256, secureRandom);
            SecretKey aesKey = keyGenerator.generateKey();
            byte[] plaintext = new byte[10000]; // plaintext is all zeros
            byte[] nonce = new byte[12];
            secureRandom.nextBytes(nonce);
            Cipher c = Cipher.getInstance("AES/GCM/NoPadding", BC);// specify the provider explicitly
            GCMParameterSpec spec = new GCMParameterSpec(128, nonce);// tag length is specified in bits.
            c.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, aesKey, spec);
            byte[] outBuf = new byte[c.getOutputSize(512)];
            int numProduced = c.update(plaintext, 0, 512, outBuf, 0);
            System.out.println(numProduced);
            final int finalProduced = c.doFinal(outBuf, numProduced);
            System.out.println(finalProduced);
        }

    }
}