aes-ccm を Java で

先日作ったOpenSSLでのaes-ccmの暗号化結果が正しいのか？OpenSSLで復号化して検証してもなんだかなぁ。と思ったのでJavaで検証してみた。
普通にJavaをインストールした状態のjceではaes-ccmはサポートされていない。そんな時はBouncyCastleだ。

package aesccm;

import java.util.HexFormat;
import java.crypto.Cipher;
import java.crypto.IvParameterSpec;
import java.crypto.SecretKeySpec;

import org.bouncycastle.jcajce.spec.AEADParameterSpec;

class App {
    private static byte[] keyBytes = {(略)};
    private static byte[] ivBytes = {(略)};
    private static byte[] plainDataBytes = {(略)};
    private static byte[] encryptDataBytes = {(略)};
    private static byte[] encryptDataWithTagBytes = {(略)};

    public static void main( String[] args) {
        try {
            java.security.Security.addProvider( new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
        }
        catch( Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return;
        }
        var hex = HexFormat.ofDelimiter( ", ").withPrefix( "0x");

        var encryptData = encrypt( plainDataBytes);
        System.out.println( encryptData);

        var encryptFreeTagSizeData = encryptFreeTagSize( plainDataBytes);
        System.out.println( encryptFreeTagSizeData);

        var decryptData = decrypt( encryptDataBytes);
        System.out.println( decryptData);

        var decryptFreeTagSizeData = decryptFreeTagSize( encryptDataWithTagBytes);
        System.out.println( decryptFreeTagSizeData);
    }
    public static byte[] encrypt( byte[] dataBytes) {
        // rfc 規定の方法で暗号化 Tag は暗号化データと連結される
        try{
            var ciper = Cipher.getInstance( "AES/CCM/NoPadding");
            var key = new SecretKeySpec( keyBytes, "AES");
            var iv = new IvParameterSpec( ivBytes);
            cipher.init( Cipher.ENCRYPT_MODE, key, iv);
            return cipher.doFinal( dataBytes);
        }
        catch( Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return new byte[0];
    }
    public static byte[] encryptFreeTagSize( byte[] dataBytes) {
        // Tag のサイズを指定した暗号化
        try{
            var ciper = Cipher.getInstance( "AES/CCM/NoPadding");
            var key = new SecretKeySpec( keyBytes, "AES");
            // Tag のサイズは "bit"数 で指定する。ゼロを指定するとタグは付かない
            var aeadParameterSpec = new AEADParameterSpec( ivBytes, 32);
            cipher.init( Cipher.ENCRYPT_MODE, key, aeadParameterSpec);
            return cipher.doFinal( dataBytes);
        }
        catch( Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return new byte[0];
    }
    public static byte[] decrypt( byte[] dataBytes) {
        // rfc 規定の方法で暗号化 されたデータの復号化
        try{
            var ciper = Cipher.getInstance( "AES/CCM/NoPadding");
            var key = new SecretKeySpec( keyBytes, "AES");
            var iv = new IvParameterSpec( ivBytes);
            cipher.init( Cipher.DECRYPT_MODE, key, iv);
            return cipher.doFinal( dataBytes);
        }
        catch( Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return new byte[0];
    }
    public static byte[] decryptFreeTagSize( byte[] dataBytes) {
        // rfc 規定の方法で暗号化 されたデータの復号化
        try{
            var ciper = Cipher.getInstance( "AES/CCM/NoPadding");
            var key = new SecretKeySpec( keyBytes, "AES");
            // Tag のサイズは "bit"数 で指定する。ゼロを指定するとタグの検証は行われない
            var aeadParameterSpec = new AEADParameterSpec( ivBytes, 32);
            cipher.init( Cipher.DECRYPT_MODE, key, aeadParameterSpec);
            return cipher.doFinal( dataBytes);
        }
        catch( Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return new byte[0];
    }

}

aes-ccm を OpenSSL で

発端

aes-ccm を OpenSSL で処理しようにもコマンドでは対応していない。
OpenSSLのライブラリを使ってプログラムで処理するしかない。

どうすればいい？

OpenSSL WikiのEVP Authenticated Encryption and Decryptionを参考にして検証してみた。(aad は面倒なのでなくした)

int ccm_encrypt(unsigned char *plaintext, int plaintext_len,
                unsigned char *key,
                unsigned char *iv,
                unsigned char *ciphertext,
                unsigned char *tag)
{
    EVP_CIPHER_CTX *ctx;

    int len;

    int ciphertext_len;


    /* EVP_CIPHER_CTX の確保 */
    if(!(ctx = EVP_CIPHER_CTX_new()))
        handleErrors();

    /* aes-256-ccm 暗号化モードで初期化(復号化の場合はEVP_DecryptInit_ex) */
    if(1 != EVP_EncryptInit_ex(ctx, EVP_aes_256_ccm(), NULL, NULL, NULL))
        handleErrors();

    /* IV の長さを設定 */
    if(1 != EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ctx, EVP_CTRL_CCM_SET_IVLEN, 7, NULL))
        handleErrors();

    /* Tag の長さを設定 */
    EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ctx, EVP_CTRL_CCM_SET_TAG, 14, NULL);

    /* key と IV の値を設定 */
    if(1 != EVP_EncryptInit_ex(ctx, NULL, NULL, key, iv))
        handleErrors();

    /* 暗号化対象データの長さを設定 */
    if(1 != EVP_EncryptUpdate(ctx, NULL, &len, NULL, plaintext_len))
        handleErrors();

    /* 暗号化対象のデータ、暗号化データの出力先、暗号化データサイズの出力先を渡して 操作の実行 /*
    if(1 != EVP_EncryptUpdate(ctx, ciphertext, &len, plaintext, plaintext_len))
        handleErrors();
    ciphertext_len = len;

    /* 操作の完了。通常、暗号化データはこの時点で書き込まれるが CCM の場合は書き込まれない。 */
    if(1 != EVP_EncryptFinal_ex(ctx, ciphertext + len, &len))
        handleErrors();
    ciphertext_len += len;

    /* Tag の取得 */
    if(1 != EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ctx, EVP_CTRL_CCM_GET_TAG, 14, tag))
        handleErrors();

    /* 終了処理 */
    EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);

    return ciphertext_len;
}