Java PKCS11 deriveKey（）和encrypt（）为3DES返回不同的结果

我正在使用HSM和PKCS11解决一个密钥派生问题，目前我无法理解为什么我会看到完全不同的结果，这取决于我是否使用deriveKey（）方法而不是encrypt（）方法。在这两种情况下，我都试图对结果使用DESede/ECB/NoPadding算法，但根据生成结果所使用的方法（deriveKey与encrypt），我会看到不同的结果

退一步讲一讲，从高层次上概述一下。。。我正在使用Global Platform使用的特定密钥派生方法，使智能卡上使用的主密钥多样化。该方法从一个主密钥和8个字节的数据（数据）开始，用于派生新密钥。div数据字节实际上只是使用DESede/ECB/NoPadding使用主密钥加密，结果用作新派生的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以形成新密钥，但这不是这里的问题。）

我已经验证了两种情况下的主密钥，验证了两种情况下的多样化数据是相同的，验证了我使用的是具有相同填充的相同算法。我还尝试将派生密钥模板更改为DES、2DES、3DES。所有的结果都相似，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，我将在这里发布。密钥只是一个测试密钥，div数据是示例div数据，因此这里没有敏感信息。我首先在HSM中创建一个基键，然后尝试通过使用数据调用session.deriveKey（）来派生一个新键。派生密钥字节以十六进制打印（根据我当前正在工作的在内存中而不是在HSM中派生密钥的实现，键值不正确）。接下来，我只需初始化会话，使用主密钥执行加密，然后加密数据。这将产生预期的值（再次根据工作实现进行检查）

我想了解的是，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，为什么这些操作会产生不同的结果。我不明白deriveKey（）在表面下做了什么，也找不到任何文档或源代码来阐明这一点。我必须能够使用deriveKey（）方法，因为派生密钥在HSM之外不可用

任何见解都值得赞赏

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);

以下是我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: <NULL_PTR>  
  Start Date: 00.00.0000 (DD.MM.YYYY)  
  End Date: 00.00.0000 (DD.MM.YYYY)  
  Derive: true  
  Local: false  
  Key Generation Mechanism: <Information unavailable>  
  Allowed Mechanisms: <NULL_PTR>  
  Sensitive: false  
  Encrypt: true  
  Decrypt: true  
  Sign: false  
  Verify: false  
  Wrap: true  
  Unwrap: true  
  Extractable: true  
  Always Sensitive: false  
  Never Extractable: false  
  Check Value: <Attribute not present>  
  Wrap With Trusted: <Attribute not present>  
  Trusted: <Attribute not present>  
  Wrap Template: <Attribute not present>  
  Unwrap Template: <Attribute not present>  
  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: <NULL_PTR>  
  Key Type: DES  
  ID: <NULL_PTR>  
  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: <NULL_PTR>  
  Sensitive: false  
  Encrypt: false  
  Decrypt: false  
  Sign: false  
  Verify: false  
  Wrap: false  
  Unwrap: false  
  Extractable: true  
  Always Sensitive: false  
  Never Extractable: false  
  Check Value: <Attribute not present>  
  Wrap With Trusted: <Attribute not present>  
  Trusted: <Attribute not present>  
  Wrap Template: <Attribute not present>  
  Unwrap Template: <Attribute not present>  
  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 

基本键：
对象类：密钥
令牌：对
二等兵：对
可修改：正确
标签：GP-3des-aba
密钥类型：DES3
身份证件：
开始日期：00.00.0000（年月日）
结束日期：00.00.0000（年月日）
推论：正确
本地：错
密钥生成机制：
允许的机制：
敏感：假
加密：真
解密：真
符号：假
验证：false
包装：对
展开：正确
可提取：正确
始终敏感：错误
不可提取：错误
检查值：
使用受信任的：
可信的：
包裹模板：
展开模板：
值（十六进制）：3D205B29FD04D989D0FD85D5F7B33D205B29FD04D989
################################################################################
派生键
衍生机制：
机制：CKM_DES3_ECB
参数：
字符串数据（十六进制）：008430953505f001
--------------------------------------------------------------------------------  
2013年1月18日14:12:10调用：输入（在Java_iaik_pkcs_pkcs11_包装器_pkcs11实现_C_1DeriveKey中）
[剪报]
派生密钥：
对象类：密钥
令牌：对
二等兵：错
可修改：正确
标签：
密钥类型：DES
身份证件：
开始日期：00.00.0000（年月日）
结束日期：00.00.0000（年月日）
推论：错
本地：错
密钥生成机制：CKM_DES3_ECB
允许的机制：
敏感：假
加密：false
解密：false
符号：假
验证：false
包装：假
展开：假
可提取：正确
始终敏感：错误
不可提取：错误
检查值：
使用受信任的：
可信的：
包裹模板：
展开模板：
Value（hex）：3efe0eab6d3db397如果考虑DES奇偶校验的工作方式，那么在HSM中使用DeriveKey生成的密钥和我使用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，它在许多实现中被忽略，不作为密钥的一部分使用，因此，如果我在加密结果上正确设置奇偶校验位，则两个结果都匹配

0x3efe0eab6d3db397