ECDH JWE使用jose4j加密/解密

Question

我试图在Android（Java）中实现ECDH加密/解密和JWE。
我找到了jose4j和Nimbus JOSE库，它们旨在做我需要的一切，但似乎比我想象的更具挑战性。

如果有人熟悉的话，那就是3D安全2.0。。。

在以下规范中：

• SDK=本地端
• DS=目录服务器（另一边）

接下来是规范：

• 给定：P（DS）-EC公钥（以PEM格式提供，可以转换为PublicKey或JWK）
• 生成新的短暂密钥对（Q（SDK），d（SDK））
• 使用曲线P-256，d（SDK）和P（DS）在直接密钥协商模式下根据JWA（RFC7518）执行Diffie-Hellman密钥交换过程以产生CEK。本规范版本支持的参数值为：
  • alg： ECDH-ES
  • apv： DirectoryServerID
  • "epk"： P（DS）， inJSONWebKey（JWK）格式{"kty"："EC"，"crv"："P-256"}
  • 所有其他参数：不存在
  • “alg”：目录
  • “epk”：Q（SDK）作为{“kty”：“EC”，“crv”：“P-256”}
  • “enc”：可以是“A128CBC-HS256”或“A128GCM”
  • 所有其他参数：不存在

  如果有人已经实现了这个确切的规范，并可以共享代码，这将是辉煌的！！

  在jose4j的示例中有一个使用ECDH创建JWT的示例：
  https://bitbucket.org/b_c/jose4j/wiki/JWT示例（最后一个示例，标题为“生成和使用html" target="_blank">嵌套（签名和加密）JWT”）<但是这个例子并不是我所需要的。当我需要加密文本时，它会创建一个令牌。

  从上述规范中的“CEK:kty:oct-256比特”开始，我不知道该怎么做。

  这是我使用Nimbus lib的代码（到目前为止）：

  public String nimbus_encrypt(String plainJson, ECPublicKey otherPublicKey, String directoryServerId) throws JOSEException {
      JWEHeader jweHeader = new JWEHeader(
              JWEAlgorithm.ECDH_ES,
              EncryptionMethod.A128CBC_HS256,
              null,
              null,
              null,
              null,
              null,
              null,
              null,
              null,
              null,
              null,
              null,
              null,
              null,
              Base64URL.encode(directoryServerId),
              null,
              0,
              null,
              null,
              null,
              null);
  
      JWEObject jwe = new JWEObject(jweHeader, new Payload(plainJson));
      jwe.encrypt(new ECDHEncrypter(otherPublicKey));
      String serializedJwe = jwe.serialize();
  
      Log.d("[ENCRYPTION]", "nimbus_encrypt: jwe = " + jwe.getHeader());
      Log.d("[ENCRYPTION]", "nimbus_encrypt: serializedJwe = " + serializedJwe);
  
      return serializedJwe;
  }
  

  这是灵气输出：

  nimbus_encrypt:jwe={“epk”：{“kty”：“EC”，“crv”：“P-256”，“x”：“AS0GRFAOWIDONXAPR”4IuNHcDIUJPHbACjG5L7x-nQ”，“y”：“XONFN1 VRASKUTCKFTWSL16LRMSE-bAF8EO4-mh1NYw”；“apv”：“RJAWMDAWMQ”，“enc”：“A128CBC-HS256”，“alg”：“ECDH-ES”}

  nimbus_encrypt:serializedJwe=EYJLCGSIONSIA3R5IjOijUijUiqlti1NiisingioijBuzbuzbumzbt1djre9OwhhhufJfnel1Td1Td4Lw5Riiwiesi6inVbkZumxzzzQVnLvLvKqTgVhdZbde2Td2Tf2UtyKfGoeVvPc1AdfowxIf2IjIjIjFb0ExIjIjUf0EqLf3IjIjIjIjIjIjIjIjIjIjIjIjIjIjIjIjIj。。Pi48b7uj3UilvVXKewFacg。0sx9OkHxxtZvkVm IENRFw。BU5GVOAWCZDXDKWIBKWA

  这是我使用jose4j lib的代码（到目前为止，使用@Brian-Campbell的答案）：

  public String jose4j_encrypt(String plainJson, PublicKey otherPublicKey, String directoryServerId) throws JoseException {
      JsonWebEncryption jwe = new JsonWebEncryption();
      jwe.setAlgorithmHeaderValue(KeyManagementAlgorithmIdentifiers.ECDH_ES);
      jwe.setEncryptionMethodHeaderParameter(ContentEncryptionAlgorithmIdentifiers.AES_128_CBC_HMAC_SHA_256);
  
      jwe.setHeader(HeaderParameterNames.AGREEMENT_PARTY_V_INFO, Base64Url.encodeUtf8ByteRepresentation(directoryServerId));
      jwe.setKey(otherPublicKey);
      jwe.setPayload(plainJson);
  
      String serializedJwe = jwe.getCompactSerialization();
      Log.d("[ENCRYPTION]", "jose4j_encrypt: jwe = " + jwe);
      Log.d("[ENCRYPTION]", "jose4j_encrypt: serializedJwe = " + serializedJwe);
  
      return serializedJwe;
  }
  

  这是jose4j输出：

  jose4j_encrypt： jwe=JsonWebEncryption{"alg"："ECDH-ES"，"enc"："A128CBC-HS256"，"apv"："RjAwMDAwMDAwMQ"，"epk"：{"kty"："EC"，"x"："prvyhexJXDWvPQmPA1xBjY8mkHEbrEiJ4Dr-7_5YfdQ"，"y"："fPjw8UdfzgkVTppPSN5o_wprItKLwecoia9yrWi38yo"，"crv"："P-256"}}

  jose4j_encrypt:serializedJwe=EYJHBGCIOIJFQ0riluvTiiWizW5jijoiqyIuisMfWdII6ILJQxDnRef3Turbd01riIwizBrij7imt0esikVdIIWIECI6inbydnlozxKwerxDlbbBmbmXhcalk4bWyrlWlWllKnylTfNvLmZfeilcJ5IjoizLbQdHvZgZZZZ2TwWwWwWbWfNonW9Fd3Fd2YLd2YLdJ9Fd2YLd2YLdJ9Fd2YLdLd2YLdLd2YL。。gxWYwFQSOqLk5HAgs7acdA。mUIHBiWpWSlQaEOJ_EZGYA。eiTe-88fw-Jfuhji_W0rtg

  可以看出，最终结果中的"alg"报头是"ECDH-ES"而不是"dir"。

  如果我将实现html" target="_blank">通信的双方，那么就足够了，但是有了这个规范，似乎这里缺少了许多配置...

  使用jose4j的代码更长，看起来更具可配置性，但我无法构建一些有价值的东西来发布在这里。

  我缺少的主要部分是如何从上面的规范生成CEK。

  非常感谢。

  在上面添加了jose4j代码并添加了输出...

Answer 1

下面是一些使用jose4j的示例代码，我认为它可以实现您正在寻找的功能。您所指出的示例与JWE的纯文本类似，即JWS/JWT，但它可以是任意内容。CEK生成/派生的细节由底层JWE功能处理。请注意，这仅对内容进行加密，不提供完整性保护或发件人身份验证。

    String encodedCert = "MIIBRjCB7KADAgECAgYBaqxRCjswDAYIKoZIzj0EAwIFADApMQswCQYDVQQGEwJDQTEMMAoGA1UE\n" +
            "ChMDbWVoMQwwCgYDVQQDEwNtZWgwHhcNMTkwNTEyMTM1MjMzWhcNMjAwNTExMTM1MjMzWjApMQsw\n" +
            "CQYDVQQGEwJDQTEMMAoGA1UEChMDbWVoMQwwCgYDVQQDEwNtZWgwWTATBgcqhkjOPQIBBggqhkjO\n" +
            "PQMBBwNCAAQH83AhYHCehKj7M5+UTNshwLFqqqJWGrJPNj9Kr7xvxtcZnyjq+AKLGMLfdk/G7yb8\n" +
            "4vIh0cJwtVs70WgIXT8xMAwGCCqGSM49BAMCBQADRwAwRAIgO0PJRzan2msHpcvcqhybzeualDea\n" +
            "/X2QGAWCYT+sNiwCIDMrfhrzUQ6uIX4vnB8AYqb85Ssl7Qcl9nYtjHb08NR8";

    X509Util x509Util = new X509Util();
    X509Certificate x509Certificate = x509Util.fromBase64Der(encodedCert);

    // the JWE object
    JsonWebEncryption jwe = new JsonWebEncryption();

    // The output of the ECDH-ES key agreement will be used as the content encryption key
    jwe.setAlgorithmHeaderValue(KeyManagementAlgorithmIdentifiers.ECDH_ES);

    // The content encryption key is used to encrypt the payload
    // with a composite AES-CBC / HMAC SHA2 encryption algorithm
    jwe.setEncryptionMethodHeaderParameter(ContentEncryptionAlgorithmIdentifiers.AES_128_CBC_HMAC_SHA_256);

    // don't think you really need this but you had ""apv":DirectoryServerID" in the question so...
    jwe.setHeader(HeaderParameterNames.AGREEMENT_PARTY_V_INFO, Base64Url.encodeUtf8ByteRepresentation("<<DirectoryServerID>>"));

    // We encrypt to the receiver using their public key
    jwe.setKey(x509Certificate.getPublicKey());

    // and maybe put x5t to help the receiver know which key to use in decryption
    jwe.setX509CertSha1ThumbprintHeaderValue(x509Certificate);

    // What is going to be encrypted
    jwe.setPayload("Your text here. It can be JSON or whatever.");

    // Produce the JWE compact serialization, which is a string consisting of five dot ('.') separated
    // base64url-encoded parts in the form Header..IV.Ciphertext.AuthenticationTag
    String serializedJwe = jwe.getCompactSerialization();

    System.out.println(serializedJwe);