0 几个重要概念

全局加密密钥，简称为全局密钥，该全局密钥由加密字典对象和你输入的口令生成，用来生成对象加密密钥。

对象加密密钥，简称为对象密钥，是用来实际加密PDF文件内容的密钥，不同于上篇PDF加密仿真里的全部的对象共用一个密钥不同，PDF文件中每个对象的加密密钥都不一样。

User Password 用户口令。

Owner password 权限口令。

1 PDF文件的加密流程

上一篇文章大致介绍了关于ACROBAT对PDF加密操作和加密后生成的PDF文件中的加密字典对象。同时我们提出了下面的四个问题：

1. 文件的内容是如何被加密的？

2. 加密密钥是如何生成的？

3. 加密字典中的每一项是如何生成的？

4. 加密字典和加密密钥的关系？

第一个问题是我们的最终目的，本文要最终要解决的就是这个问题。而第2,3,4个问题作为第1个问题的分解，在下文中有个清晰地解答。

下面是一个PDF文件加密的大致过程：

1. 选择PDF兼容版本和输入用户口令，权限口令。

2. 根据输入生成加密字典对象。

3. 由输入和加密字典对象生成全局密钥。

4. 由全局密钥生成对象加密密钥。

5. 用对象加密密钥加密对象内容。

2 PDF加密解密流程详解

加密字典对象一般有下面的条目：

/Length　密钥的长度

/Filter 生成密钥的方法,就是前面说的security handler

/O 是由用户口令和权限口令得到的，用来生成密钥和验证输入的权限口令

/P 访问权限的标志

/R　标准加密的（standard security handler）的版本

/U由用户口令生成，用来验证输入的用户口令或权限口令，是否要提醒用户输入密码

/V 可选，用来指明加密的算法。

一般来说这上面的条目是必须的，其它条目具体见PDF规范。这上面的加密字典条目中除了条目O和U之外其它的都可以直接生成。那么接下来我们就来看这两个条目，全局加密密钥，和对象加密密钥的生成过程。

如果你去看PDF规范，在有的步骤会有点迷茫的，相信下面的详细介绍对大家会有所帮助，如果你要实现自己的加密程序，也将给你一个指引。

2.1 生成加密字典和加密密钥

2.1.1 生成条目O

算法3.3：

1. 补充或截取权限口令字符串为32个字节。如果输入的口令大于32个字节，那么只保留前32个字节，如果少于32个字节，那么就按下面的字符串补上所缺少的字节数：

<0x28, 0xbf, 0x4e, 0x5e, 0x4e, 0x75, 0x 8a , 0x41,

0x64, 0x00, 0x4e, 0x56, 0xff, 0xfa, 0x01, 0x08,

0x2e, 0x2e, 0x00, 0xb6, 0xd0, 0x68, 0x3e, 0x80,

0x 2f , 0x 0c , 0xa9, 0xfe, 0x64, 0x53, 0x69, 0x7a>

如果没有权限（主）口令，那么就用用户口令替代。

2. 初始化MD5函数并将步骤1产生的结果输入MD5函数。

3. (版本3或更高)连续做50次：此后输出作为输入新的MD5哈希函数中。

4. 利用这个HASH数列的前面n位创建RC4密钥，对于版本2来说，n始终为5, 但对于版本3或更高版本来说，取决于加密字典中Length的值,为length/8。

5. 按照算法3.2中的第一步由用户口令得到32字节字符串。

6. 将第5步中产生的32位字节字符串用第4步中产生的密钥用RC4算法加密。

7. (版本3或更高)做19次：用前一次的输出作为下一次的输入进行编码；密钥是由第1步产生的原始密钥的单个字节和循环数和进行XOR(异或)运算得到的。

char Test[32] = 第1步生成的32字符串。

char temKey = Test[32];

unsigned int keyLength = length/8;

for (i = 1; i <=19; i++)

{

for (j = 0; j < keyLength; ++j)

{

tmpKey[j] = fileKey[j] ^ i;

}

rc4InitKey(tmpKey, keyLength, fState);

fx = fy = 0;

for (j = 0; j < 32; ++j)

{

test[j] = rc4EncryptByte(fState, &fx, &fy, test[j]);

}

｝

8. 这32字节字符串即为加密字典对象条目O的值。

图1

2.1.2 得到全局加密密钥

算法2:

1．补充或截取口令字符串为32个字节。如果输入的口令大于32个字节，那么只保留前32个字节，如果少于32个字节，那么就按下面的字符串补上所缺少的字节数：

<0x28, 0xbf, 0x4e, 0x5e, 0x4e, 0x75, 0x 8a , 0x41,

0x64, 0x00, 0x4e, 0x56, 0xff, 0xfa, 0x01, 0x08,

0x2e, 0x2e, 0x00, 0xb6, 0xd0, 0x68, 0x3e, 0x80,

0x 2f , 0x 0c , 0xa9, 0xfe, 0x64, 0x53, 0x69, 0x7a>

如果用户口令为空，那么就意味着没有用户口令，用这32个字节完全填充。

2．初始化MD5函数并将步骤1产生的结果输入MD5函数。

3．将加密字典O条目输入MD5中。（算法3.3描述O值的产生）。

4．将P条目作为无符号的4字节整数然后将该4字节输入MD5函数。

5．将该PDF文档的ID标识数组的第一个元素（即该PDF文档中trailer字典中ID条目的第一个字符串）输入到函数MD5中。（关于PDF文档ID的介绍见文章“PDF文档ID”）

6. (版本3或更高)如果该文档的metadata不加密，将4字节的0xFFFFFFFF输入哈希函数MD5中。

7．结束散列。

8．(版本3或更高)将前面MD5产生的HASH序列的前n位，也就是加密字典中的Length/8位字串，输入到新的MD5哈希函数中，此后输出作为输入连续再做49次。

9．加密密钥就是这个HASH数列的前面n位，对于版本2来说，n始终为5,对于版本3或更高版本来说，就取决于加密字典中Length的值，n=length/8。

这个算法，是根据用户口令字符串，产生全局加密密钥。

图2

2.1.3 生成条目U

算法4 版本2:

1 按照算法2的方法，基于用户口令字符串生成加密密钥。

2 用上面步骤产生的加密密钥加密按照算法2步骤1生成的32位串。

3 步骤2的输出即为加密字典对象中条目U的值。

算法5 版本3：

1按照算法2的方法，基于用户口令字符串生成加密密钥。

2 初始化MD5 HASH函数并将按照算法2步骤1生成的32位字符串输入该函数。

3 将文件ID数组中的第一个32位ID字串传入MD5函数。

4 用第1步产生的密钥通过RC4算法来加密由步骤3输出的16位字符串。

9. 做19次：用前一次的输出作为下一次的输入进行解码；密钥是由第1步产生的原始密钥的单个字节和循环数和进行XOR(异或)运算得到的。

char Test[32] = 第1步生成的32字符串。

char temKey = Test[32];

unsigned int keyLength = length/8;

for (i = 1; i <=19; i++)

{

for (j = 0; j < keyLength; ++j)

{

tmpKey[j] = fileKey[j] ^ i;

}

rc4InitKey(tmpKey, keyLength, fState);

fx = fy = 0;

for (j = 0; j < 32; ++j)

{

test[j] = rc4EncryptByte(fState, &fx, &fy, test[j]);

}

｝

2.2 生成对象加密密钥并将对象加密

算法3.1 用RC4和AES对数据进行加密算法：

1．获得字符串对象或流对象的对象号(object number)和产生号（generation numer），如果字符串对象是一个直接对象，则利用其包含该对象的标识符。

2．将对象号和产生号作2进制整数对待，将原始的N字节长的密匙扩展到n+5字节，即将对象号的低3个字节和产生号的低2个字节依次接在前面N字节长的加密K密钥上，顺序为低字节靠前。（如果密钥的长度为40那么n为5，如果V的值大于1， n的值就为Length除以8。）

3．初始化MD5哈希函数，然后将步骤2产生的字符串输入到MD5中。

4．用前(n+5)个字节，如果N+5>16那么截取前面的16个字节，将这个产生的hash结果作为RC4和AES对称加密算法的密匙来对该字符串或流对象进行加密。

如果是用到AES算法，用到CBC模式。

图 3

3 回答云木的问题

云木的问题是这样，只有设置了权限口令的的PDF文件，是否可以直接从PDF文件中取出某个对象的流？

他想这样的PDF文件应该是不加密的，因为PDF文件的内容是可以看到的，只是设置了一个用来表示权限的串。这是我上篇文章《PDF文件加密仿真》中说的，而且还说了可以有办法去掉这个串或者修改这个串，不过我也有在文章中用红色字体说明PDF文件中内容实际上是加密了的，只是加密密钥可以从加密字典中直接计算出来。

那么这个密钥如何如何计算得到呢？我想由算法3.2和算法3.1就得出答案了。因为没有打开口令，那么直接由上面的32字节加密口令常量串填充，然后根据其它文件中的相关内容得到全局密钥。进而生成对象加密密钥。

4 是否可以直接修改权限设置串

有的人说可以直接修改加密字典中的条目P得到更大的权限，其实不然，因为按照加密算法2，全局加密密钥其中有个输入就是P, 如果P修改了，也不能正确得到加密密钥。你也可以实际试验一下，用 Ultra Edit打开，修改P条目，然后再用PDF reader打开，就会提示你输入口令，因为根据该PDF文件本身是无法得到加密密钥了。

5 本文总结

本文详细地对PDF文件的口令加密做了一个说明，相信你可以利用它来对PDF文件进行口令加密了，当然在一些细节方面你需要查询一下PDF规范。整篇文章采用多种方式来表达，目的只有一个，就是让整个内容显得非常明白容易理解。在两个比较难懂的地方我用了伪码，我想这也会对你的理解有所帮助。

当然，错误是在所难免的，如果你对文章有什么意见，或者有什么知道，或者你认为怎样会更好，那么我非常希望你能给我来信或者给我评论和留言。

非常感谢！

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