AES_CBC块加密实现踩坑记录

块加密

💡 主要实现

• ✅ 支持 Encrypt-Then-MAC（ETM）& Mac-Then-Encrypt (MTE)。
• ✅ 支持 MAC-Then-Encrypt（标准 TLS 1.2）。
• ✅ 根据加密套件进行块加密。
• ✅ 使用加密套件中的哈希算法计算 MAC。

🔹 encrypt_record()
流程

• 生成 随机 IV。
• 计算 HMAC-sha256（根据 TLS 1.2 记录层规则）以HMAC-sha256为例
• AES-CBC 加密（包含 MAC & 填充） 以AES-CBC为例。
• 返回 完整的 TLS 记录 (IV + Ciphertext)。

🔹 decrypt_record()
流程

• 解析 IV（显式 IV）。
• AES-CBC 解密（去掉填充）。
• 验证 HMAC，确保完整性。
• 返回 解密后的明文。

🔍计算HMAC

HMAC计算的输入结构如下

AuthenticatedMetaData[seq_num (8B) + ContentType (1B) + TLSVersion (2B) + Length (2B) ]+ AuthenticatedNoMetaData[Finished 明文 (16B)]

输出长度应该跟MAC_Key长度一致

MAC[mac_key_len]

• seq_num (8B) ：当前 TLS 记录的序列号，从 0 开始，每发送一个记录增加 1。
• ContentType (1B) ：Finished 消息的 ContentType 为 0x16（Handshake）。
• TLSVersion (2B) ：TLS 1.2 版本，值为 0x0303。
• Length (2B) ：Finished 消息的明文长度，值为 0x000C（12）。
• Plaintext (16B) ：即 Finished消息

📌AES 块加密

AES加密的输入:

plaintext = data + MAC + Padding 

要求保证plaintext的长度时块的倍数

/*
*
* 注意 仅适用于需要 PKCS#7 的模式（如 AES-CBC、AES-ECB）
* 不适用于 AES-GCM、AES-CCM（AEAD 模式不需要填充）。
*/
//RFC5246 定义块加密明文结构如下
 struct {
  opaque IV[SecurityParameters.record_iv_length];
  block-ciphered struct {
      opaque content[TLSCompressed.length];
      opaque MAC[SecurityParameters.mac_length];
      uint8 padding[GenericBlockCipher.padding_length];
      uint8 padding_length; ！！！！
      };
  } GenericBlockCipher;

根据RFC5246 中描述， 实际的数据要多一位，多一个padding_length

而在openssl服务端处理计算Context长度时：
代码如下：

aesni_cbc_encrypt(in, out, len, &ctx->ks, ctx->base.iv, 0);
//figure out payload length
pad = out[len - 1];
inp_len = len - (SHA_DIGEST_LENGTH + pad + 1);
:SHA_DIGEST_LENGTH = MAC_len

所以如果我们这里应该填充Padding_length-1 正好使得计算的inp_len正确，
否则会导致计算MAC失败

✅ 如何确认使用的哈希算法？

在 ClientHello / ServerHello 握手 过程中，服务器和客户端会协商一个 CipherSuite，其中会指明 HMAC 的哈希算法。例如：

所以，最终的 HMAC 哈希算法是由 CipherSuite 选择的。

验证加密结果是否正确

# 1. 生成填充后的明文二进制文件
echo "1400000C0117E62EBD66175B27F52831E24C395647FEB439288B9D27C4B92BAF55928D350B0B0B0B0B0B0B0B0B0B0B0B10101010101010101010101010101010" | xxd -r -p > padded.bin
# 执行AES-128-CBC加密
openssl enc -aes-128-cbc -nosalt \
  -K B7B77162CBF57D2A280CD9E77832877A \
  -iv 93578CFC6863B968A97327948D368FC1 \
  -in padded.bin -out encrypted.bin
# 查看加密结果（Hex格式）
xxd -p encrypted.bin | tr -d '\n'