PDF-Explained

第8章 - 加密文档

从PDF版本1.1开始，PDF文档可以使用各种行业标准方案进行加密，这些方案多年来增加了复杂性和安全性。此外，PDF标准还提供了封装第三方加密和安全策略的一般机制。

除少数例外情况外，加密适用于文件中的流和字符串，但不加密数字或其他PDF数据类型，也不对整个文件进行加密。因此，文档的对象结构在不需要解密的情况下对应用程序仍然可见，但是文档的实质内容得到了保护。

更现代的PDF加密方法允许文件的XMP元数据流（第93页的 “XML元数据”）保持未加密状态，因此可能由不知道如何打开加密PDF文件的程序提取和读取，或者密码不知道。

介绍

由于加密文档的复杂性，不可能手动构建示例（正如我们在其他章节中所做的那样），但我们可以使用pdftk将标准的 hello.pdf文件处理为加密文件，encypted.pdf：

pdftk hello.pdf output encrypted.pdf encrypt_40bit owner_pw fred

这将使用40位RC4方法创建输出文件encrypted.pdf，其所有者密码为“fred”。所有者密码是该文件的主密码。拥有它的人可以对文件执行任何操作，包括重新加密或更改安全设置。用户密码允许用户在文件加密时执行由所有者定义的某些操作（查看文档，打印文档等）。

在我们的示例中，我们使用的是空白用户密码，这很常见。这意味着文件立即在PDF查看器中打开，无需输入任何密码。我们已禁止用户执行除查看文件之外的任何操作（有关权限和不同加密类型的pdftk语法的详细信息，请参阅第11 3页的“加密和解密”）。

在Adobe Reader中打开文件时，唯一明显的变化是（SECURED）附加到窗口的标题栏。打开File … Properties窗口，然后选择Security选项卡，可以查看安全属性 - 请参见图8-1。通过单击Show Details …按钮获得更具技术头脑的显示，以显示如图8-2所示的窗口。

如果使用可以编辑PDF文件的程序（例如Adobe Acrobat），则在尝试权限不允许的任何编辑操作时，将提示用户输入所有者密码，如图8-3所示。

如果文档具有非空用户密码，则在打开文件时会显示类似的对话框，如图8-4所示。如果密码未知，则无法打开文件，即使是查看也是如此。

例8-1显示了我们新文件的内容。看看你是否能够发现示例2-2中标准hello.pdf文件的差异。

Example 8-1. An encrypted file
%PDF-1.1
%âãÏÓ
1 0 obj
<< /Kids [2 0 R] /Type /Pages /Count 1 >> 
endobj
3 0 obj
<< /Length 72 >> 
stream
(72 bytes of encrypted data) 
endstream
endobj 
2 0 obj
<<
  /Rotate 0 
  /Parent 1 0 R 
  /Resources
  <<
    /Font 
      <<
        /F0 
          <<
            /BaseFont /Times-Italic 
            /Subtype /Type1
            /Type /Font
          >> 
      >>
  >>
  /MediaBox [0.000000 0.000000 595.275590551 841.88976378] 
  /Type /Page
  /Contents [3 0 R]
>>
endobj
4 0 obj
<< /Pages 1 0 R /Type /Catalog >> 
endobj
5 0 obj The encryption dictionary
<<
  /R 2
  /P -64
  /O (ífff÷ÚÉMo]Òq)È¢ÏoA»fgygy^ÏynÔZ3⁄4gtëÙ) 
  /Filter /Standard
  /V 1
  /U (gdË^Wîg:lÆr({M8®qμG9Tæ$YTscåGùLÂÐþ¬)
>>
endobj xref
0 6
0000000000 65535 f 
0000000015 00000 n 
0000000199 00000 n 
0000000074 00000 n 
0000000427 00000 n 
0000000478 00000 n 
trailer
<<
  /Encrypt 5 0 R Reference to encryption dictionary at object 5
  /Root 4 0 R
  /Size 6
  /ID [<a7d625071f5b223d97922e9e6c3fff23><e546c20487a77c4156083bf56f69bb4d>]
>> 
startxref 
617
%%EOF

加密字典

再看一下例8-1。已包含加密字典（对象5），并由trailer字典中的/Encrypt条目引用。在这个例子中，此加密字典包含：

/R和/V条目一起定义要使用哪些加密算法。
/P条目，它是一个位域，表示附加到用户密码使用的权限（视图，打印等）。
/O和/U条目分别用于验证所有者和用户密码。
/Filter条目是Adobe安全方法的标准。

提供的标准加密方法是： 40-bit RC4 (PDF 1.1) 128-bit RC4 (PDF 1.4) 128-bit AES Encryption (PDF 1.5) 256-bit AES Encryption (PDF 1.7 ExtensionLevel 3)

40位RC4（要引入的第一种方法）的权限位域允许a /P条目允许打印，修改文档，提取文本和图形以及注释的组合。128位RC4及更高版本的方法允许更多权限选项。

权限在ISO标准的散文中描述，因此不能依赖于不同PDF处理程序的实现的一致性。

读取加密文件

任何加密文件都可以照常读取，并解析为对象图，而不考虑其加密。然后我们可以通过检查trailer字典中是否存在/Encrypt条目来检查它是否加密。然后，我们尝试使用空白用户密码解密文件：

读取加密字典的内容，并确定加密类型。
用户密码经过身份验证（使用单向算法进行处理，并与加密字典中的/U条目进行比较）。
使用另一算法，计算加密密钥。
此密钥用于解密文件中的每个流和字符串。这可以一次完成，或者更有效，仅在实际需要对象时完成。
读取权限，并在对文件执行的任何进一步操作中强制执行。

每个步骤使用的实际算法取决于使用的加密类型。如果用户密码非空白，则使用相同的过程，而不是使用用户输入的密码。

要使用所有者密码进行解密，请遵循类似的过程，但不需要应用权限。如果使用用户密码打开文件，稍后输入所有者密码，则可以放宽权限。

写入加密文档

要将已解析的PDF写入带加密的文件：

/U和/O条目是基于组合所有者和用户密码的单向算法计算的。
构建加密字典中的其余条目，包括权限，并将加密字典添加到预告字典中。
使用从加密字典计算的密钥对文件中的每个字符串和流进行加密。
PDF对象图以通常的方式展平为文件。

同样，每个阶段涉及的实际算法随使用的加密方法而变化。

编辑加密文档

如果文件上的权限允许仅使用用户密码进行编辑，我们必须能够编写修改后的文件，仍然使用相同的所有者和用户密码进行加密。但是，上面给出的算法需要知道所有者密码才能再次加密文件以进行写入。

要解决此问题，即使必须在解密文件后删除加密字典本身，也会保留文件原始读取的加密参数。因此可以重建加密字典（包括/O和/U条目）。

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下一章：使用Pdftk

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