PKCS11 deriveKey（）和encrypt（）返回3DES的不同结果

我正在使用HSM和PKCS11处理密钥派生问题，目前我无法理解为什么我看到完全不同的结果取决于我是否使用deriveKey（）方法而不是使用encrypt（）方法。 在这两种情况下，我都试图使用DESede / ECB / NoPadding算法来获得结果，但是根据我用来生成结果的方法（deriveKey与加密），我看到了不同的结果。

退一步以提供高级概述……我正在使用Global Platform使用的特定密钥派生方法来使用于智能卡的主密钥多样化。 该方法以主密钥和用于导出新密钥的8字节数据（多样化数据）开始。 div数据字节实际上只是使用DESede / ECB / NoPadding用主密钥加密，结果用作新导出的3DES密钥的一部分。 （实际上，执行了多次加密，并将结果连接在一起形成新密钥，但这不是问题。）

我在两种情况下都validation了主密钥，validation了两种情况下的多样化数据是相同的，validation了我使用相同的算法和相同的填充。 我也尝试将派生密钥模板更改为DES，2DES，3DES。 所有产生的结果都相似，只是长度不同。

目前我已经使用IAIK包装器（用Java编写的pkcs11包装器）实现了我的测试用例，我将在此处发布。 密钥只是一个测试密钥，div数据是样本div数据，因此这里没有敏感信息。 我首先在HSM中创建基本密钥，然后尝试使用多样化数据调用session.deriveKey（）来获取新密钥。 派生的关键字节以hex打印（键值不正确，基于我当前工作的实现，它在内存中而不是在HSM中导出密钥）。 接下来，我只是初始化会话以使用主密钥执行加密，然后加密多样化数据。 这产生了预期值（再次根据工作实现进行检查）。

当我使用相同的基本密钥，相同的div数据和相同的加密算法时，我正在寻找的是对这些操作产生不同结果的原因的任何了解。 我不明白deriveKey（）在表面下做了什么，我无法找到任何文档或源代码来解释这一点。 我必须能够使用deriveKey（）方法，因为派生密钥在HSM之外不可用。

有任何见解赞赏。

Mechanism keyGenerationMechanism = Mechanism.get(PKCS11Constants.CKM_DES3_KEY_GEN); List supportedMechanisms = Arrays.asList(token.getMechanismList()); if (!supportedMechanisms.contains(Mechanism.get(PKCS11Constants.CKM_DES3_KEY_GEN))) { output_.println("Mechanism not supported: DES3_KEY_GEN"); return; } // This is the master key that I want to diversify DES3SecretKey baseKeyTemplate = new DES3SecretKey(); baseKeyTemplate.getValue().setByteArrayValue(new byte[] {0x3d, 0x20, 0x5b, 0x29, (byte) 0xfd, 0x04, (byte) 0xd9, (byte) 0x89, (byte) 0xd0, (byte) 0xfd, (byte) 0x85, (byte) 0xd5, (byte) 0xf7, (byte) 0xb3, 0x31, (byte) 0xd3, 0x3d, 0x20, 0x5b, 0x29, (byte) 0xfd, 0x04, (byte) 0xd9, (byte) 0x89}); baseKeyTemplate.getDerive().setBooleanValue(Boolean.TRUE); baseKeyTemplate.getToken().setBooleanValue(Boolean.TRUE); baseKeyTemplate.getPrivate().setBooleanValue(Boolean.TRUE); baseKeyTemplate.getSensitive().setBooleanValue(Boolean.FALSE); baseKeyTemplate.getExtractable().setBooleanValue(Boolean.TRUE); baseKeyTemplate.getLabel().setCharArrayValue("GP-3des-aba".toCharArray()); baseKeyTemplate.getObjectClass().setLongValue(PKCS11Constants.CKO_SECRET_KEY); baseKeyTemplate.getKeyType().setLongValue(PKCS11Constants.CKK_DES3); baseKeyTemplate.getEncrypt().setBooleanValue(Boolean.TRUE); baseKeyTemplate.getDecrypt().setBooleanValue(Boolean.TRUE); baseKeyTemplate.getWrap().setBooleanValue(Boolean.TRUE); baseKeyTemplate.getUnwrap().setBooleanValue(Boolean.TRUE); output_.println("baseKeyTemplate: " + baseKeyTemplate.toString()); SecretKey baseKey = (SecretKey) session.createObject(baseKeyTemplate); System.out.println("Base key: "); System.out.println(baseKey.toString()); output_ .println("################################################################################"); output_.println("derive key"); //DES3 Key Template DESSecretKey derived3DESKeyTemplate = new DESSecretKey(); SecretKey derivedKeyTemplate = derived3DESKeyTemplate; derivedKeyTemplate.getSensitive().setBooleanValue(Boolean.FALSE); derivedKeyTemplate.getToken().setBooleanValue(Boolean.TRUE); derivedKeyTemplate.getExtractable().setBooleanValue(Boolean.TRUE); derivedKeyTemplate.getPrivate().setBooleanValue(Boolean.FALSE); derivedKeyTemplate.getKeyType().setLongValue(PKCS11Constants.CKK_DES); // This represents the diversification data (.ie div bytes from some smart card) byte[] data = new byte[] {0x00, (byte) 0x84, 0x30, (byte) 0x95, 0x35, 0x05,(byte) 0xf0, 0x01}; KeyDerivationStringDataParameters param = new KeyDerivationStringDataParameters(data); Mechanism mechanism = Mechanism.get(PKCS11Constants.CKM_DES3_ECB); if (!supportedMechanisms.contains(Mechanism .get(PKCS11Constants.CKM_DES3_ECB))) { output_.println("Mechanism not supported: CKM_DES3_ECB"); return; } mechanism.setParameters(param); System.out.println("Derivation Mechanism: "); output_.println(mechanism.toString()); output_ .println("--------------------------------------------------------------------------------"); Key derivedKey = session.deriveKey(mechanism, baseKey, derivedKeyTemplate); if (derivedKey == null) { output_.println("Found NO key that can be used for encryption."); output_.flush(); System.exit(0); } System.out.println("Derived key: "); output_.println(derivedKey.toString()); output_ .println("################################################################################"); output_.println("finished"); // initialize for encryption Mechanism encryptionMechanism = Mechanism.get(PKCS11Constants.CKM_DES3_ECB); session.encryptInit(encryptionMechanism, baseKey); byte[] encryptedData = session.encrypt(data); System.out.println("Encrypted data: " + new String(Hex.encodeHex(encryptedData))); // This is the second part of the derived key, let's not worry about this yet since the first part isn't // working. // data = new byte[] {0x00, (byte) 0x84, 0x30, (byte) 0x95, 0x35, 0x05,(byte) 0x0f, 0x01, // 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, // 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}; // // session.encryptInit(encryptionMechanism, baseKey); // encryptedData = session.encrypt(data); // System.out.println("Encrypted data: " + new String(Hex.encodeHex(encryptedData))); session.closeSession(); pkcs11Module.finalize(null); 

以下是运行上述代码时的相关输出：

 Base key: Object Class: Secret Key Token: true Private: true Modifiable: true Label: GP-3des-aba Key Type: DES3 ID:  Start Date: 00.00.0000 (DD.MM.YYYY) End Date: 00.00.0000 (DD.MM.YYYY) Derive: true Local: false Key Generation Mechanism:  Allowed Mechanisms:  Sensitive: false Encrypt: true Decrypt: true Sign: false Verify: false Wrap: true Unwrap: true Extractable: true Always Sensitive: false Never Extractable: false Check Value:  Wrap With Trusted:  Trusted:  Wrap Template:  Unwrap Template:  Value (hex): 3d205b29fd04d989d0fd85d5f7b331d33d205b29fd04d989 ################################################################################ derive key Derivation Mechanism: Mechanism: CKM_DES3_ECB Parameters: String data (hex): 008430953505f001 -------------------------------------------------------------------------------- 01/18/13 14:12:10 CALL: entering (in Java_iaik_pkcs_pkcs11_wrapper_PKCS11Implementation_C_1DeriveKey) [snip] Derived key: Object Class: Secret Key Token: true Private: false Modifiable: true Label:  Key Type: DES ID:  Start Date: 00.00.0000 (DD.MM.YYYY) End Date: 00.00.0000 (DD.MM.YYYY) Derive: false Local: false Key Generation Mechanism: CKM_DES3_ECB Allowed Mechanisms:  Sensitive: false Encrypt: false Decrypt: false Sign: false Verify: false Wrap: false Unwrap: false Extractable: true Always Sensitive: false Never Extractable: false Check Value:  Wrap With Trusted:  Trusted:  Wrap Template:  Unwrap Template:  Value (hex): 3efe0eab6d3db397 <--- call to deriveKey() value incorrect ################################################################################ finished 01/18/13 14:12:12 CALL: entering (in Java_iaik_pkcs_pkcs11_wrapper_PKCS11Implementation_C_1EncryptInit) 01/18/13 14:12:12 CALL: exiting (in Java_iaik_pkcs_pkcs11_wrapper_PKCS11Implementation_C_1EncryptInit) 01/18/13 14:12:12 CALL: entering (in Java_iaik_pkcs_pkcs11_wrapper_PKCS11Implementation_C_1Encrypt) 01/18/13 14:12:12 CALL: exiting (in Java_iaik_pkcs_pkcs11_wrapper_PKCS11Implementation_C_1Encrypt) Encrypted data: 3fff0faa6c3cb297 <--- call to encrypt() returns the expected value 

Answer 1

事实certificate，如果考虑DES奇偶校验如何工作，使用DeriveKey在HSM中生成的密钥和使用session.encrypt（）生成的密钥字节基本相同。

DES密钥中每个字节的最低有效位是奇偶校验位，在许多实现中被忽略，并且不用作密钥的一部分，因此如果我在加密结果上正确设置了奇偶校验位，则两个结果都匹配。

0x3efe0eab6d3db397 <--- HSM生成的值具有正确的奇校验
00111110 11111110 00001110 10101011 01101101 00111101 10110011 10010111

0x3fff0faa6c3cb297 <---没有正确设置奇偶校验位的加密结果
00111111 11111111 00001111 10101010 01101100 00111100 10110010 10010111