记一次基于AES-CBC+RSA(PKCS1_v1_5)+HMAC-SHA256的加解密

背景：某客户系统存在多种算法混合加密以及签名校验，记录分析过程。

Rsa公钥为st(已省略)：
MFwwDQYJKoZIhvcNAQEBBQADSwAwSAJBAIVwAZ2E+O7qVmGPrBrVFVfe93V1bkLrV9LTbEA0tqPLgZzg/BPYQs0j02LZZ……

RSA私钥为ct(已省略):
MIIBVAIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCAT4wggE6AgEAAkEAjoS58XGU1pP+SEiJPxe9tjNiTE3orbr5I2fHtWp64p5Xsa14Yw5apqIaBNL6ot7B+FMCN7514vQhdFOs+kKvKQIDAQABAkB08eJmhc4dGYlRpPvB4uhQJu/lLxTb4g3niJQugDZf11aF2R7pBEl3zPDkXbw9KE+DbvIA5U0IkzRpZg46nIAFAiEAy1WTzlY3qxrr+ioeQneFMQW6rJQ6……

AES的固定密钥和iv(已省略)：
ut = "……3690……", lt = "……04050……"

分析：

AES固定key/iv加密明文得到密文：

RSA公钥加密固定的AES密钥得到aeskey：

签名校验是由aeskey和content和noncestr和timestamp拼接进行hmacsha256生成：

控制台打印输出：

这里可以发现hmac256的key是aeskey，也就是rsa公钥加密固定密钥的值：

这样就成功生成了签名

此时有了签名，以及时间戳和nonce（可直接还原生成），此时也有了密文以及aeskey，已可以发送请求包

得到返回包后：

用RSA私钥解密返回包的aeskey得到解密的aes的密钥：

得到解密的aes密钥后，再加上固定的iv，对返回包密文进行解密：

至此模拟还原整个加解密流程：

Python脚本(密钥部分已脱敏)：

import json
import base64
import random
import string
import time
import sys
from Crypto.Cipher import AES, PKCS1_v1_5
from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Util.Padding import pad, unpad
import hashlib
import hmac

class CompleteCryptoHandler:
    def __init__(self):
        # 固定参数（从JavaScript代码中确认）
        self.fixed_aes_key = "......3690......"  # 固定的AES密钥
        self.fixed_iv = "......0405......"      # 固定的IV
        
        # RSA密钥对（从JavaScript代码中提取）
        self.public_rsa_key_b64 = "MFwwDQYJKoZIhvcNAQEBBQADSwAwSAJBAIVwAZ2E+O7qVmGPrBrVFVfe93V1bkLrV9LTbEA0tqPLgZzg/BPYQs0j02LZZ......"
        self.private_rsa_key_b64 = "MIIBVAIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCAT4wggE6AgEAAkEAjoS58XGU1pP+SEiJPxe9tjNiTE3orbr5I2fHtWp64p5Xsa14Yw5apqIaBNL6ot7B+FMCN7514vQhdFOs+kKvKQIDAQABAkB08eJmhc4dGYlRpPvB4uhQJu/lLxTb4g3niJQugDZf11aF2R7pBEl3zPDkXbw9KE+DbvIA5U0IkzRpZg46nIAFAiEAy1WTzlY3qxrr+ioeQneFMQW6rJQ6......"
        
        # 加载RSA密钥
        self.public_rsa_key = self._load_public_key()
        self.private_rsa_key = self._load_private_key()
        
        print("=" * 60)
        print(f"固定RSA公钥: {self.public_rsa_key_b64}")
        print(f"固定RSA私钥: {self.private_rsa_key_b64}")
        print(f"固定AES密钥: {self.fixed_aes_key}")
        print(f"固定IV: {self.fixed_iv}")
        print("AES填充模式: CBC/PKCS7")
        print("RSA填充模式: PKCS1_v1_5")
        print("=" * 60)
    
    def _load_public_key(self):
        """加载RSA公钥"""
        public_key_der = base64.b64decode(self.public_rsa_key_b64)
        return RSA.import_key(public_key_der)
    
    def _load_private_key(self):
        """加载RSA私钥"""
        private_key_der = base64.b64decode(self.private_rsa_key_b64)
        return RSA.import_key(private_key_der)
    
    def generate_random_str(self, length=32):
        """生成随机字符串"""
        chars = string.ascii_letters + string.digits
        return ''.join(random.choice(chars) for _ in range(length))
    
    def rsa_encrypt(self, data):
        """RSA加密 - 使用PKCS1_v1_5填充模式"""
        try:
            # 创建PKCS1_v1_5加密器
            cipher = PKCS1_v1_5.new(self.public_rsa_key)
            
            # 加密数据
            encrypted_data = cipher.encrypt(data.encode('utf-8'))
            
            # Base64编码后返回
            return base64.b64encode(encrypted_data).decode('utf-8')
            
        except ValueError as e:
            # PKCS1_v1_5对数据长度有限制，需要小于密钥长度-11字节
            raise ValueError(f"RSA加密失败: {e}. 数据长度可能超过限制")
    
    def rsa_decrypt(self, encrypted_data_b64):
        """RSA解密 - 使用PKCS1_v1_5填充模式"""
        try:
            print("🔓 开始RSA解密流程 (PKCS1_v1_5)")
            print(f"📥 输入Base64编码数据长度: {len(encrypted_data_b64)}")
            
            # 第一步：先进行Base64解码
            encrypted_data = base64.b64decode(encrypted_data_b64)
            print(f"✅ Base64解码完成，数据长度: {len(encrypted_data)} 字节")
            
            # 第二步：创建PKCS1_v1_5解密器
            cipher = PKCS1_v1_5.new(self.private_rsa_key)
            
            # 第三步：进行RSA解密
            decrypted_data = cipher.decrypt(encrypted_data, None)
            
            if decrypted_data is None:
                raise ValueError("RSA解密失败: 可能是密钥不匹配或数据损坏")
                
            print("✅ RSA解密完成")
            return decrypted_data.decode('utf-8')
            
        except base64.binascii.Error as e:
            raise ValueError(f"Base64解码失败: {e}")
        except ValueError as e:
            raise ValueError(f"RSA解密失败: {e}")
        except Exception as e:
            raise ValueError(f"解密过程中出错: {e}")
    
    def aes_encrypt(self, plaintext):
        """AES加密 - CBC模式，PKCS7填充"""
        key_bytes = self.fixed_aes_key.encode('utf-8')
        iv_bytes = self.fixed_iv.encode('utf-8')
        plaintext_bytes = plaintext.encode('utf-8')
        
        # 填充数据
        plaintext_bytes = pad(plaintext_bytes, AES.block_size)
        
        # AES-CBC加密
        cipher = AES.new(key_bytes, AES.MODE_CBC, iv_bytes)
        encrypted_data = cipher.encrypt(plaintext_bytes)
        
        return encrypted_data.hex().upper()
    
    def aes_decrypt(self, encrypted_data_hex, aes_key):
        """AES解密 - CBC模式，PKCS7填充"""
        key_bytes = aes_key.encode('utf-8')
        iv_bytes = self.fixed_iv.encode('utf-8')
        encrypted_data = bytes.fromhex(encrypted_data_hex)
        
        # AES-CBC解密
        cipher = AES.new(key_bytes, AES.MODE_CBC, iv_bytes)
        decrypted_data = cipher.decrypt(encrypted_data)
        
        # 去除填充
        unpadded_data = unpad(decrypted_data, AES.block_size)
        return unpadded_data.decode('utf-8')
    
    def generate_hmac_signature(self, encrypted_aes_key, encrypt_data, nonce_str, timestamp):
        """生成HMAC-SHA256签名"""
        param_str = f"aesKey={encrypted_aes_key}&content={encrypt_data}&nonceStr={nonce_str}&timestamp={timestamp}"
        key_bytes = encrypted_aes_key.encode('utf-8')
        # 使用HMAC-SHA256生成签名
        signature = hmac.new(
            key_bytes,                     # 密钥字节
            param_str.encode('utf-8'),     # 消息字节
            digestmod=hashlib.sha256       # 算法
        ).hexdigest().upper()              # 转为大写十六进制
        
        print(f"🔍 密钥长度(bytes): {len(key_bytes)}")
        print(f"✅ HMAC签名生成完成: {signature}")
        
        return signature
    
    def encrypt_request(self, user_input):
        """加密请求数据 - 完整流程"""
        try:
            # 1. 验证输入JSON
            json_data = json.loads(user_input)
            json_str = json.dumps(json_data, ensure_ascii=False, separators=(',', ':'))
            
            print("✅ 输入数据验证成功")
            print(f"原始数据: {json_str}")
            
            # 2. 使用固定AES密钥加密数据
            encrypt_data = self.aes_encrypt(json_str)
            print(f"✅ AES加密完成, encryptData长度: {len(encrypt_data)}")
            
            # 3. 使用RSA公钥加密固定AES密钥 (PKCS1_v1_5模式)
            encrypted_aes_key = self.rsa_encrypt(self.fixed_aes_key)
            print(f"✅ RSA加密AES密钥完成, aesKey: {encrypted_aes_key}")
            
            # 4. 生成其他参数
            nonce_str = self.generate_random_str(32)
            timestamp = int(time.time() * 1000)
            encrypt_type = "AES"
            sign_type = "SHA256"
            
            print(f"📋 生成参数:")
            print(f"  nonceStr: {nonce_str}")
            print(f"  timestamp: {timestamp}")
            print(f"  RSA填充模式: PKCS1_v1_5")
            
            # 5. 生成HMAC-SHA256签名
            sign = self.generate_hmac_signature(encrypted_aes_key, encrypt_data, nonce_str, timestamp)
            print(f"✅ HMAC签名生成完成: {sign}")
            
            # 6. 构建完整请求包
            encrypted_request = {
                "sign": sign,
                "signType": sign_type,
                "aesKey": encrypted_aes_key,
                "nonceStr": nonce_str,
                "timestamp": timestamp,
                "encryptType": encrypt_type,
                "encryptData": encrypt_data
            }
            
            return encrypted_request
            
        except json.JSONDecodeError:
            raise ValueError("输入的不是有效JSON格式")
        except Exception as e:
            raise ValueError(f"加密过程中出错: {str(e)}")
    
    def decrypt_response(self, encrypt_data, encrypted_aes_key):
        """解密响应数据 - 添加详细的解密过程显示"""
        try:
                print("🔓 开始解密响应数据 (PKCS1_v1_5模式)")
                print("=" * 50)
                print(f"📥 输入参数:")
                print(f"  encryptData长度: {len(encrypt_data)}")
                print(f"  encrypted_aes_key长度: {len(encrypted_aes_key)}")
                print(f"  encrypted_aes_key: {encrypted_aes_key}")
                print("=" * 50)
                
                # 1. RSA解密得到AES密钥 (PKCS1_v1_5模式)
                print("\n🔑 RSA解密AES密钥过程 (PKCS1_v1_5):")
                print(f"  输入encrypted_aes_key: {encrypted_aes_key}")
                
                decrypted_aes_key = self.rsa_decrypt(encrypted_aes_key)
                
                print(f"✅ RSA解密AES密钥完成!")
                print(f"🔑 解密得到的真实AES密钥: [{decrypted_aes_key}]")
                print(f"🔑 密钥长度: {len(decrypted_aes_key)} 字符")
                print(f"🔑 密钥HEX表示: {decrypted_aes_key.encode('utf-8').hex().upper()}")
                print("=" * 50)
                
                # 2. 使用解密得到的AES密钥解密数据
                print("\n📄 AES解密数据过程:")
                print(f"  输入encrypt_data长度: {len(encrypt_data)}")
                print(f"  使用的IV: {self.fixed_iv}")
                print(f"  使用的AES密钥: {decrypted_aes_key}")
                
                decrypted_data_str = self.aes_decrypt(encrypt_data, decrypted_aes_key)
                
                print(f"✅ AES解密完成!")
                print(f"📄 解密后的原始数据: {decrypted_data_str}")
                print("=" * 50)
                
                # 3. 解析JSON数据
                print("\n🔍 解析JSON数据:")
                decrypted_data = json.loads(decrypted_data_str)
                print(f"✅ JSON解析成功!")
                
                return decrypted_data
                
        except Exception as e:
            raise ValueError(f"解密过程中出错: {str(e)}")


def main():
    """主函数 - 提供交互式加解密工具"""
    crypto = CompleteCryptoHandler()
    
    print("=" * 60)
    print("基于AES-CBC + RSA(PKCS1_v1_5) + HMAC-SHA256的加解密工具")
    print("=" * 60)
    
    while True:
        try:
            print("\n请选择操作:")
            print("1. 加密JSON数据（生成请求包）")
            print("2. 解密密文数据（解密响应包）")
            print("q. 退出")
            
            choice = input("\n请输入选择 (1/2/q): ").strip().lower()
            
            if choice == 'q':
                print("程序已退出")
                break
                
            elif choice == '1':
                print("\n【加密模式 - 生成请求包】")
                print("示例: {\"configType\":\"mobile\",\"encrypt\":true}")
                user_input = input("请输入要加密的JSON数据: ").strip()
                
                if not user_input:
                    print("错误: 输入不能为空")
                    continue
                    
                try:
                    result = crypto.encrypt_request(user_input)
                    print("\n" + "=" * 40)
                    print("✅ 加密成功 - 请求包格式:")
                    print("=" * 40)
                    print(json.dumps(result, indent=2, ensure_ascii=False))
                        
                except Exception as e:
                    print(f"❌ 加密错误: {e}")
                    
            elif choice == '2':
                print("\n【解密模式 - 解密响应包】")
                encrypt_data = input("请输入encryptData: ").strip()
                aes_key = input("请输入aesKey: ").strip()
                if not encrypt_data or not aes_key:
                    print("错误: 参数不能为空")
                    continue
                    
                try:
                    result = crypto.decrypt_response(encrypt_data, aes_key)
                    print("\n" + "=" * 40)
                    print("✅ 解密成功:")
                    print("=" * 40)
                    if isinstance(result, dict):
                        print(json.dumps(result, indent=2, ensure_ascii=False))
                    else:
                        print(result)            
                except Exception as e:
                    print(f"❌ 解密错误: {e}")
            else:
                print("错误: 请输入1、2或q")
                
        except KeyboardInterrupt:
            print("\n程序被用户中断")
            break
        except Exception as e:
            print(f"发生未知错误: {e}")


if __name__ == "__main__":
    main()