Python中AES嵌套加密消息实现错误排查：UnicodeDecodeError

错误信息 #

Traceback (most recent call last):
File "/home/javimp2003/Seguridad de la Información/Wuolah/ExamenPracEvaluable/b.py", line 48, in
mesIntDescifrado = json.loads(internoDescifrado)
File "/usr/lib/python3.10/json/init.py", line 341, in loads
s = s.decode(detect_encoding(s), 'surrogatepass')
UnicodeDecodeError: 'utf-8' codec can't decode byte 0x98 in position 0: invalid start byte

三方关键代码 #

TTP代码 #

ts = datetime.timestamp(dt) # dt为系统当前时间的float值
claveSesion = aes.crear_AESKey()

messageParaA = []
messageParaA.append(str(ts))
messageParaA.append(claveSesion.hex())
jStr = json.dumps(messageParaA)

cuatro_aes_cifrado, nonceFirst = aes.iniciarAES_CTR_cifrado(dosKBT)
cuatroCifrado = aes.cifrarAES_CTR(cuatro_aes_cifrado,jStr.encode("utf-8"))

#print(f"RESTOENC: {cuatroCifrado}")

messageParaA.append(cuatroCifrado.hex())
jStrAux = json.dumps(messageParaA)
cuatro_aes_cifrado_aux, nonceSecond = aes.iniciarAES_CTR_cifrado(unoKAT)
cuatroCifradoTotal = aes.cifrarAES_CTR(cuatro_aes_cifrado_aux,jStrAux.encode("utf-8"))

socketConA.enviar(nonceFirst) #interno
socketConA.enviar(nonceSecond) #exterior
socketConA.enviar(cuatroCifradoTotal)

Alice代码 #

nonceCifradoInterno = socketConTTP.recibir()
nonceCifrado = socketConTTP.recibir()
cuatroCifrado = socketConTTP.recibir()

aes_descifrar = aes.iniciarAES_CTR_descifrado(keyConTTP,nonceCifrado)
cuatroDescifrado = aes.descifrarAES_CTR(aes_descifrar,cuatroCifrado)
messageDescifrado = json.loads(cuatroDescifrado)

ts, claveSesion, elResto = messageDescifrado
claveSesion = bytearray.fromhex(claveSesion) # 转换为字节类型的密钥

socketConTTP.cerrar()

# ----------------------------------------------------------------------------------

socketConversacion = socket.SOCKET_SIMPLE_TCP('127.0.0.1',5555)
socketConversacion.conectar()

messageCinco = []
messageCinco.append("Alice")
messageCinco.append(ts)
jStrCinco = json.dumps(messageCinco)

aes_cif, nonceCinco = aes.iniciarAES_CTR_cifrado(claveSesion)
cincoCifrado = aes.cifrarAES_CTR(aes_cif,jStrCinco.encode("utf-8"))

socketConversacion.enviar(nonceCifradoInterno)
socketConversacion.enviar(elResto.encode("utf-8"))
socketConversacion.enviar(nonceCinco)
socketConversacion.enviar(cincoCifrado)

Bob代码 #

socketConversacion = socket.SOCKET_SIMPLE_TCP('127.0.0.1',5555)
socketConversacion.escuchar()

nonceCifradoInterno = socketConversacion.recibir()
resto = socketConversacion.recibir()
nonceCinco = socketConversacion.recibir()
cincoCifrado = socketConversacion.recibir()

descifrado_interno = aes.iniciarAES_CTR_descifrado(keyConTTP,nonceCifradoInterno)
internoDescifrado = aes.descifrarAES_CTR(descifrado_interno,resto)
mesIntDescifrado = json.loads(internoDescifrado) # 错误发生行

ts, claveSesion = mesIntDescifrado
claveSesion = bytearray.fromhex(claveSesion)

descifrarCinco = aes.iniciarAES_CTR_descifrado(claveSesion,nonceCinco)
cincoDescifrado = aes.descifrarAES_CTR(descifrarCinco,cincoCifrado)
mesCincoTotal = json.loads(cincoDescifrado)

name, time = mesCincoTotal
time = time.decode("utf-8")
if ts == time:
    print(f"Hola {name}. Te mando el ts incrementado...")

错误原因分析 #

1. Alice端消息传递逻辑错误
   TTP生成的cuatroCifrado是加密后的原始字节数据，已通过hex()转换为十六进制字符串存入消息。Alice收到后拿到的elResto是该十六进制字符串，但她错误地用encode("utf-8")将字符串转成字节发送给Bob，而非将十六进制字符串还原为原始加密字节。Bob收到的是十六进制字符串的UTF-8编码字节，直接解密后得到的不是合法UTF-8格式的JSON数据，因此抛出解码错误。

2. Bob端冗余解码操作
   Alice将ts（字符串类型）存入JSON发送，Bob解析后mesCincoTotal中的time本身就是字符串，无需再执行decode("utf-8")，该操作会引发额外错误。

解决方法 #

修正Alice代码 #

将发送elResto的代码替换为：

socketConversacion.enviar(nonceCifradoInterno)
# 将十六进制字符串还原为原始加密字节后发送
resto_bytes = bytearray.fromhex(elResto)
socketConversacion.enviar(resto_bytes)
socketConversacion.enviar(nonceCinco)
socketConversacion.enviar(cincoCifrado)

修正Bob代码 #

删除冗余的decode操作，修改为：

name, time = mesCincoTotal
# 移除time = time.decode("utf-8")，直接使用字符串类型的time
if ts == time:
    print(f"Hola {name}. Te mando el ts incrementado...")

验证流程 #

1. TTP：加密JSON数据得到原始字节→ 转十六进制字符串存入消息→ 二次加密后发给Alice
2. Alice：解密得到包含十六进制字符串的消息→ 将十六进制字符串还原为原始加密字节→ 发送给Bob
3. Bob：收到原始加密字节→ 解密得到合法JSON数据→ 正常解析会话密钥与时间戳，完成验证

内容的提问来源于stack exchange，提问作者xxjmpxx__