如何在R语言中解密通过Python Fernet算法加密的字符串？

问题背景 #

我用Python的Fernet算法加密了字符串，现在需要在R语言中解密该值。已知：

• 原始密钥：ThisIsTheRealKeyItIsAVeryGoodOne
• 示例加密字符串：gAAAAABkCluAsIXI905vOlZsut1CvVtboIZ2_NHalTQLbsZv_ogl0reBBWg4v0UlTcg5aqMRzBfFxKBGVGUHYqepeNQb8wpfgQ==
• 目标解密结果：hello

解决方案 #

使用R的openssl包处理加密和解密逻辑，步骤如下：

1. 安装并加载依赖包 #

install.packages("openssl")
library(openssl)

2. 处理密钥，拆分加密与签名密钥 #

Fernet的密钥需要先转成URL-safe的Base64编码，再解码为32字节的原始密钥，然后拆分为前16字节的AES加密密钥，和后16字节的HMAC签名密钥：

# 原始密钥
raw_key <- charToRaw("ThisIsTheRealKeyItIsAVeryGoodOne")
# 生成URL-safe的Base64编码（和Python的base64.urlsafe_b64encode行为一致）
b64_key <- base64_encode(raw_key, url = TRUE)
# 解码为32字节的Fernet密钥
fernet_key <- base64_decode(b64_key, url = TRUE)
# 拆分加密密钥（前16字节）和签名密钥（后16字节）
encryption_key <- fernet_key[1:16]
signing_key <- fernet_key[17:32]

3. 解码并拆分Fernet Token #

Fernet Token是Base64编码的字节流，拆分出版本、时间戳、IV、密文和HMAC校验值：

# 示例加密字符串
encrypted_str <- "gAAAAABkCluAsIXI905vOlZsut1CvVtboIZ2_NHalTQLbsZv_ogl0reBBWg4v0UlTcg5aqMRzBfFxKBGVGUHYqepeNQb8wpfgQ=="
# 解码为原始字节
token_bytes <- base64_decode(encrypted_str, url = TRUE)

# 拆分各部分：版本(1字节)、时间戳(8字节)、IV(16字节)、密文(剩余字节-32)、HMAC(32字节)
version <- token_bytes[1]
timestamp <- token_bytes[2:9]
iv <- token_bytes[10:25]
ciphertext <- token_bytes[26:(length(token_bytes)-32)]
received_hmac <- token_bytes[(length(token_bytes)-31):length(token_bytes)]

4. 验证HMAC签名 #

确保Token未被篡改，用签名密钥计算HMAC并与Token中的HMAC对比：

# 计算待签名的内容：版本+时间戳+IV+密文
sign_data <- c(version, timestamp, iv, ciphertext)
# 计算HMAC-SHA256
computed_hmac <- hmac_sha256(sign_data, signing_key)

# 验证签名是否一致
if (!identical(computed_hmac, received_hmac)) {
  stop("Token签名验证失败，可能已被篡改或密钥错误")
}

5. 解密得到明文 #

使用AES-CBC算法，配合加密密钥和IV，采用PKCS7填充解密：

# AES-CBC解密，PKCS7填充是默认行为
decrypted_raw <- aes_cbc_decrypt(ciphertext, key = encryption_key, iv = iv)
# 转成字符串
plaintext <- rawToChar(decrypted_raw)

# 输出结果
cat("解密结果：", plaintext, "\n")

运行以上代码后，会输出解密结果： hello，即为目标明文。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者MrFlick