SHA256などでの暗号化/復号化

Question

ハッシュ暗号を暗号に使えないかと思い、このようなコードを書きました。安全性は大丈夫ですか？

<?php
function hash_encrypt($algo, $data, $key, $raw_output=false){
	$iv = hash($algo,$key,true);
	$blocks = array($iv);
	$hsize = strlen($iv);
	$blen = ceil(strlen($data)/$hsize);
	for($i=1;$i<$blen;$i++)
		$blocks[$i] = substr($data,($i-1)*$hsize,$i*$hsize)^hash_hmac($algo,$blocks[$i-1],$key,true);
	$blocks[$i] = str_pad(substr($data,($i-1)*$hsize),$hsize,"\0")^hash_hmac($algo,$blocks[$i-1],$key,true);
	array_shift($blocks);
	$data = implode('',$blocks);
	$blocks = null;
	if(!$raw_output)
		$data = bin2hex($data);
	return $data;
}

function hash_decrypt($algo, $data, $key, $raw_input=false){
	if(!$raw_input)
		$data = hex2bin($data);
	$iv = hash($algo,$key,true);
	$hsize = strlen($iv);
	$blen = strlen($data)/$hsize;
	$prev = $iv;
	$decrypted = '';
	for($i=0;$i<$blen;$i++){
		$now = substr($data,$i*$hsize,($i+1)*$hsize);
		$decrypted .= $now^hash_hmac($algo,$prev,$key,true);
		$prev = $now;
	}
	$data = null;
	return $decrypted;
}

ブロックに分けて、前の暗号化したブロックと鍵をHMACでハッシュ値にし、それと平文をXORしています。

なお、10000回実行したとき次のようになりました。AESの方はOpenSSLを使っています。
encrypt:
AES-256-CBC: 0.052825sec
HMAC-SHA256: 0.094575sec
decrypt:
AES-256-CBC: 0.019814sec
HMAC-SHA256: 0.079282sec

Answer 1

暗号理論はかじった程度なのですが...

最後のブロックは、任意をビットを反転できます。
(暗号文の最後のブロックに当たる任意のビットを反転すると、平文のビットもそのまま反転してしまう)

同様に最後以外のブロックの任意のビットも反転できますが、
それ以降のブロックは正しく復号できなくなります。
(が、それ以前のブロックは正しく復号できるため一見正しい平文に見えるかもしれません)

平文のどこかに平文全体のハッシュを入れて、復号後に確認するようにしてはいかがでしょう。

Comments

[SF6]

ありがとうございます。このようにしました。
```PHP
<?php
function hash_encrypt($algo, $data, $key, $raw_output=false){
$iv = hash_hmac($algo,$data,$key,true);
$blocks = array($iv);
$hsize = strlen($iv);
$blen = ceil(strlen($data)/$hsize);
for($i=1;$i<$blen;$i++)
$blocks[$i] = substr($data,($i-1)*$hsize,$i*$hsize)^hash_hmac($algo,$blocks[$i-1],$key,true);
$blocks[$i] = str_pad(substr($data,($i-1)*$hsize),$hsize,"\0")^hash_hmac($algo,$blocks[$i-1],$key,true);
$blocks[0] ^= str_pad(substr($key,$hsize,"\0"));
$data = implode('',$blocks);
$blocks = null;
if(!$raw_output)
$data = bin2hex($data);
return $data;
}

function hash_decrypt($algo, $data, $key, $raw_input=false){
if(!$raw_input)
$data = hex2bin($data);
$test = hash($algo,$key,true);
$hsize = strlen($test);
#ここ
$iv = substr($data,0,$hsize)^str_pad($key,$hsize,"\0");
$blen = strlen($data)/$hsize;
$prev = $iv;
$decrypted = '';
for($i=1;$i<$blen;$i++){
$now = substr($data,$i*$hsize,($i+1)*$hsize);
$decrypted .= $now^hash_hmac($algo,$prev,$key,true);
$prev = $now;
}
$data = null;
return $decrypted;
}
```

[hotcake_box]

#ここ　の部分は何をしているのでしょうか...

これは運用でカバーなのかもしれませんが、同じ鍵と同じ平文のとき同じ暗号文になってしまうので、毎回 IV が変わるようにした方が良いかもしれません。