ننصح باستخدام العنصر الأساسي AEAD مع نوع المفتاح AES128_GCM لمعظم حالات استخدام تشفير البيانات.
تُعدّ طريقة التشفير المصادَق عليه مع البيانات المرتبطة (AEAD) أبسط وأنسب طريقة بدائية لمعظم حالات الاستخدام. توفّر خوارزمية AEAD السرية والمصادقة، وتضمن أن تتضمّن الرسائل دائمًا نصوصًا مشفّرة مختلفة (مخرجات مشفّرة) حتى إذا كانت النصوص العادية (مدخلات التشفير) متطابقة. وهي متماثلة، إذ تستخدم مفتاحًا واحدًا لكلٍ من التشفير وفك التشفير.
تساعدك الأمثلة التالية في بدء استخدام العنصر الأساسي AEAD:
C++
// A command-line utility for testing Tink AEAD. #include <iostream> #include <memory> #include <ostream> #include <string> #include "absl/flags/flag.h" #include "absl/flags/parse.h" #include "absl/log/check.h" #include "absl/strings/string_view.h" #include "tink/aead.h" #include "tink/aead/aead_config.h" #include "tink/config/global_registry.h" #include "util/util.h" #include "tink/keyset_handle.h" #include "tink/util/status.h" ABSL_FLAG(std::string, keyset_filename, "", "Keyset file in JSON format"); ABSL_FLAG(std::string, mode, "", "Mode of operation {encrypt|decrypt}"); ABSL_FLAG(std::string, input_filename, "", "Filename to operate on"); ABSL_FLAG(std::string, output_filename, "", "Output file name"); ABSL_FLAG(std::string, associated_data, "", "Associated data for AEAD (default: empty"); namespace { using ::crypto::tink::Aead; using ::crypto::tink::AeadConfig; using ::crypto::tink::KeysetHandle; using ::crypto::tink::util::Status; using ::crypto::tink::util::StatusOr; constexpr absl::string_view kEncrypt = "encrypt"; constexpr absl::string_view kDecrypt = "decrypt"; void ValidateParams() { // ... } } // namespace namespace tink_cc_examples { // AEAD example CLI implementation. Status AeadCli(absl::string_view mode, const std::string& keyset_filename, const std::string& input_filename, const std::string& output_filename, absl::string_view associated_data) { Status result = AeadConfig::Register(); if (!result.ok()) return result; // Read the keyset from file. StatusOr<std::unique_ptr<KeysetHandle>> keyset_handle = ReadJsonCleartextKeyset(keyset_filename); if (!keyset_handle.ok()) return keyset_handle.status(); // Get the primitive. StatusOr<std::unique_ptr<Aead>> aead = (*keyset_handle) ->GetPrimitive<crypto::tink::Aead>( crypto::tink::ConfigGlobalRegistry()); if (!aead.ok()) return aead.status(); // Read the input. StatusOr<std::string> input_file_content = ReadFile(input_filename); if (!input_file_content.ok()) return input_file_content.status(); // Compute the output. std::string output; if (mode == kEncrypt) { StatusOr<std::string> encrypt_result = (*aead)->Encrypt(*input_file_content, associated_data); if (!encrypt_result.ok()) return encrypt_result.status(); output = encrypt_result.value(); } else { // operation == kDecrypt. StatusOr<std::string> decrypt_result = (*aead)->Decrypt(*input_file_content, associated_data); if (!decrypt_result.ok()) return decrypt_result.status(); output = decrypt_result.value(); } // Write the output to the output file. return WriteToFile(output, output_filename); } } // namespace tink_cc_examples int main(int argc, char** argv) { absl::ParseCommandLine(argc, argv); ValidateParams(); std::string mode = absl::GetFlag(FLAGS_mode); std::string keyset_filename = absl::GetFlag(FLAGS_keyset_filename); std::string input_filename = absl::GetFlag(FLAGS_input_filename); std::string output_filename = absl::GetFlag(FLAGS_output_filename); std::string associated_data = absl::GetFlag(FLAGS_associated_data); std::clog << "Using keyset from file " << keyset_filename << " to AEAD-" << mode << " file " << input_filename << " with associated data '" << associated_data << "'." << '\n'; std::clog << "The resulting output will be written to " << output_filename << '\n'; CHECK_OK(tink_cc_examples::AeadCli(mode, keyset_filename, input_filename, output_filename, associated_data)); return 0; }
Go
import ( "bytes" "fmt" "log" "github.com/tink-crypto/tink-go/v2/aead" "github.com/tink-crypto/tink-go/v2/insecurecleartextkeyset" "github.com/tink-crypto/tink-go/v2/keyset" ) func Example() { // A keyset created with "tinkey create-keyset --key-template=AES256_GCM". Note // that this keyset has the secret key information in cleartext. jsonKeyset := `{ "key": [{ "keyData": { "keyMaterialType": "SYMMETRIC", "typeUrl": "type.googleapis.com/google.crypto.tink.AesGcmKey", "value": "GiBWyUfGgYk3RTRhj/LIUzSudIWlyjCftCOypTr0jCNSLg==" }, "keyId": 294406504, "outputPrefixType": "TINK", "status": "ENABLED" }], "primaryKeyId": 294406504 }` // Create a keyset handle from the cleartext keyset in the previous // step. The keyset handle provides abstract access to the underlying keyset to // limit the exposure of accessing the raw key material. WARNING: In practice, // it is unlikely you will want to use a insecurecleartextkeyset, as it implies // that your key material is passed in cleartext, which is a security risk. // Consider encrypting it with a remote key in Cloud KMS, AWS KMS or HashiCorp Vault. // See https://github.com/google/tink/blob/master/docs/GOLANG-HOWTO.md#storing-and-loading-existing-keysets. keysetHandle, err := insecurecleartextkeyset.Read( keyset.NewJSONReader(bytes.NewBufferString(jsonKeyset))) if err != nil { log.Fatal(err) } // Retrieve the AEAD primitive we want to use from the keyset handle. primitive, err := aead.New(keysetHandle) if err != nil { log.Fatal(err) } // Use the primitive to encrypt a message. In this case the primary key of the // keyset will be used (which is also the only key in this example). plaintext := []byte("message") associatedData := []byte("associated data") ciphertext, err := primitive.Encrypt(plaintext, associatedData) if err != nil { log.Fatal(err) } // Use the primitive to decrypt the message. Decrypt finds the correct key in // the keyset and decrypts the ciphertext. If no key is found or decryption // fails, it returns an error. decrypted, err := primitive.Decrypt(ciphertext, associatedData) if err != nil { log.Fatal(err) } fmt.Println(string(decrypted)) // Output: message }
Java
package aead; import static java.nio.charset.StandardCharsets.UTF_8; import com.google.crypto.tink.Aead; import com.google.crypto.tink.InsecureSecretKeyAccess; import com.google.crypto.tink.KeysetHandle; import com.google.crypto.tink.RegistryConfiguration; import com.google.crypto.tink.TinkJsonProtoKeysetFormat; import com.google.crypto.tink.aead.AeadConfig; import java.nio.file.Files; import java.nio.file.Path; import java.nio.file.Paths; /** * A command-line utility for encrypting small files with AEAD. * * <p>It loads cleartext keys from disk - this is not recommended! * * <p>It requires the following arguments: * * <ul> * <li>mode: Can be "encrypt" or "decrypt" to encrypt/decrypt the input to the output. * <li>key-file: Read the key material from this file. * <li>input-file: Read the input from this file. * <li>output-file: Write the result to this file. * <li>[optional] associated-data: Associated data used for the encryption or decryption. */ public final class AeadExample { private static final String MODE_ENCRYPT = "encrypt"; private static final String MODE_DECRYPT = "decrypt"; public static void main(String[] args) throws Exception { if (args.length != 4 && args.length != 5) { System.err.printf("Expected 4 or 5 parameters, got %d\n", args.length); System.err.println( "Usage: java AeadExample encrypt/decrypt key-file input-file output-file" + " [associated-data]"); System.exit(1); } String mode = args[0]; Path keyFile = Paths.get(args[1]); Path inputFile = Paths.get(args[2]); Path outputFile = Paths.get(args[3]); byte[] associatedData = new byte[0]; if (args.length == 5) { associatedData = args[4].getBytes(UTF_8); } // Register all AEAD key types with the Tink runtime. AeadConfig.register(); // Read the keyset into a KeysetHandle. KeysetHandle handle = TinkJsonProtoKeysetFormat.parseKeyset( new String(Files.readAllBytes(keyFile), UTF_8), InsecureSecretKeyAccess.get()); // Get the primitive. Aead aead = handle.getPrimitive(RegistryConfiguration.get(), Aead.class); // Use the primitive to encrypt/decrypt files. if (MODE_ENCRYPT.equals(mode)) { byte[] plaintext = Files.readAllBytes(inputFile); byte[] ciphertext = aead.encrypt(plaintext, associatedData); Files.write(outputFile, ciphertext); } else if (MODE_DECRYPT.equals(mode)) { byte[] ciphertext = Files.readAllBytes(inputFile); byte[] plaintext = aead.decrypt(ciphertext, associatedData); Files.write(outputFile, plaintext); } else { System.err.println("The first argument must be either encrypt or decrypt, got: " + mode); System.exit(1); } } private AeadExample() {} }
Obj-C
Python
import tink from tink import aead from tink import secret_key_access def example(): """Encrypt and decrypt using AEAD.""" # Register the AEAD key managers. This is needed to create an Aead primitive # later. aead.register() # A keyset created with "tinkey create-keyset --key-template=AES256_GCM". Note # that this keyset has the secret key information in cleartext. keyset = r"""{ "key": [{ "keyData": { "keyMaterialType": "SYMMETRIC", "typeUrl": "type.googleapis.com/google.crypto.tink.AesGcmKey", "value": "GiBWyUfGgYk3RTRhj/LIUzSudIWlyjCftCOypTr0jCNSLg==" }, "keyId": 294406504, "outputPrefixType": "TINK", "status": "ENABLED" }], "primaryKeyId": 294406504 }""" # Create a keyset handle from the cleartext keyset in the previous # step. The keyset handle provides abstract access to the underlying keyset to # limit access of the raw key material. WARNING: In practice, it is unlikely # you will want to use a cleartext_keyset_handle, as it implies that your key # material is passed in cleartext, which is a security risk. keyset_handle = tink.json_proto_keyset_format.parse( keyset, secret_key_access.TOKEN ) # Retrieve the Aead primitive we want to use from the keyset handle. primitive = keyset_handle.primitive(aead.Aead) # Use the primitive to encrypt a message. In this case the primary key of the # keyset will be used (which is also the only key in this example). ciphertext = primitive.encrypt(b'msg', b'associated_data') # Use the primitive to decrypt the message. Decrypt finds the correct key in # the keyset and decrypts the ciphertext. If no key is found or decryption # fails, it raises an error. output = primitive.decrypt(ciphertext, b'associated_data')
AEAD
إنّ عنصر Authenticated Encryption with Associated Data (AEAD) الأساسي هو العنصر الأساسي الأكثر شيوعًا لتشفير البيانات، وهو مناسب لمعظم الاحتياجات.
تتضمّن AEAD الخصائص التالية:
- Secrecy: لا يُعرف أي شيء عن النص العادي باستثناء طوله.
- المصداقية: يستحيل تغيير النص العادي المشفّر الذي يستند إليه النص المشفّر بدون أن يتم اكتشاف ذلك.
- التشفير المتماثل: يتم تشفير النص العادي وفك تشفير النص المشفر باستخدام المفتاح نفسه.
- التوزيع العشوائي: يتم توزيع التشفير بشكل عشوائي. تؤدي رسالتان تتضمّنان النص العادي نفسه إلى إنشاء نصَّين مشفَّرَين مختلفَين. لا يمكن للمهاجمين معرفة النص المشفّر الذي يتوافق مع نص عادي معيّن. إذا أردت تجنُّب ذلك، استخدِم AEAD الحتمية بدلاً من ذلك.
البيانات المرتبطة
يمكن استخدام AEAD لربط النص المشفّر ببيانات مرتبطة معيّنة. لنفترض أنّ لديك قاعدة بيانات تتضمّن الحقلَين user-id وencrypted-medical-history. في هذا السيناريو، يمكن استخدام user-id كبيانات مرتبطة عند تشفير encrypted-medical-history. يمنع ذلك المهاجم من نقل السجلّ الطبي من مستخدم إلى آخر.
البيانات المرتبطة اختيارية. في حال تحديدها، لا ينجح فك التشفير إلا إذا تم تمرير البيانات المرتبطة نفسها إلى كل من طلبات التشفير وفك التشفير.
اختيار نوع المفتاح
على الرغم من أنّنا ننصح باستخدام AES128_GCM لمعظم الاستخدامات، تتوفّر أنواع مختلفة من المفاتيح لتلبية الاحتياجات المختلفة (للحصول على أمان 256 بت، استبدِل AES128 بـ AES256 أدناه). بشكل عام:
- إنّ AES128_CTR_HMAC_SHA256 مع متّجه تهيئة (IV) يبلغ 16 بايت هو الوضع الأكثر تحفظًا مع حدود جيدة.
- تكون AES128_EAX أقل تحفظًا وأسرع قليلاً من AES128_CTR_HMAC_SHA256.
- عادةً ما يكون AES128_GCM هو الوضع الأسرع، مع فرض قيود صارمة على عدد الرسائل وحجمها. عند تجاوز هذه الحدود المفروضة على أطوال النص العادي والبيانات المرتبطة (الموضّحة أدناه)، يتعذّر استخدام AES128_GCM ويتم تسريب مواد المفاتيح.
- تكون خوارزمية AES128_GCM_SIV سريعة مثل خوارزمية AES128_GCM تقريبًا. ويفرض هذا الوضع القيود نفسها التي يفرضها وضع AES128_GCM على عدد الرسائل وحجمها، ولكن عند تجاوز هذه القيود، يحدث الخطأ بطريقة أقل ضررًا، إذ قد يتم فقط تسريب حقيقة تساوي رسالتين. وهذا يجعلها أكثر أمانًا من AES128_GCM، ولكنها أقل استخدامًا في الواقع. لاستخدام هذه الميزة في Java، عليك تثبيت Conscrypt.
- يفرض XChaCha20Poly1305 حدًا أقصى أكبر بكثير على عدد الرسائل وحجمها مقارنةً بـ AES128_GCM، ولكن في حال حدوث خطأ (وهو أمر غير محتمل)، يؤدي ذلك أيضًا إلى تسريب مواد المفتاح. لا يتم تسريعها باستخدام الأجهزة، لذا قد تكون أبطأ من أوضاع AES في الحالات التي تتوفّر فيها ميزة تسريع الأجهزة.
ضمانات الأمان
تقدّم عمليات تنفيذ AEAD ما يلي:
- أمان CCA2
- قوة مصادقة تبلغ 80 بت على الأقل
- القدرة على تشفير 232 رسالة على الأقل بإجمالي حجم يبلغ 250 بايت لا يوجد هجوم باستخدام ما يصل إلى 232 من النصوص العادية أو النصوص المشفرة المختارة لديه احتمال نجاح أكبر من 2-32.