می‌خواهم داده‌ها را رمزگذاری کنم

برای اکثر موارد استفاده از رمزگذاری داده‌ها، AEAD اولیه را با نوع کلید AES128_GCM توصیه می‌کنیم.

«رمزگذاری اصالت‌سنجی‌شده با داده‌های مرتبط» (AEAD) ساده‌ترین و مناسب‌ترین ابتدایی برای اکثر موارد استفاده است. AEAD محرمانگی و اصالت را فراهم می‌کند و تضمین می‌کند که پیام‌ها همیشه متن‌های رمزی (بروندادهای رمزگذاری‌شده) متفاوتی داشته باشند، حتی اگر متن‌های ساده (ورودی‌های رمزگذاری) یکسان باشند. این الگوریتم متقارن است و از یک کلید واحد برای رمزگذاری و رمزگشایی استفاده می‌کند.

مثال‌های زیر به شما کمک می‌کند استفاده از AEAD اولیه را شروع کنید:

C++‎

// A command-line utility for testing Tink AEAD.
#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>

#include "absl/flags/flag.h"
#include "absl/flags/parse.h"
#include "absl/log/absl_check.h"
#include "absl/status/status.h"
#include "absl/status/statusor.h"
#include "absl/strings/string_view.h"
#include "tink/aead.h"
#include "tink/aead/config_v0.h"
#include "util/util.h"
#include "tink/keyset_handle.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::KeysetHandle;

constexpr absl::string_view kEncrypt = "encrypt";
constexpr absl::string_view kDecrypt = "decrypt";

void ValidateParams() {
  // ...
}

}  // namespace

namespace tink_cc_examples {

// AEAD example CLI implementation.
absl::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) {
  // Read the keyset from file.
  absl::StatusOr<std::unique_ptr<KeysetHandle>> keyset_handle =
      ReadJsonCleartextKeyset(keyset_filename);
  if (!keyset_handle.ok()) return keyset_handle.status();

  // Get the primitive.
  absl::StatusOr<std::unique_ptr<Aead>> aead =
      (*keyset_handle)
          ->GetPrimitive<crypto::tink::Aead>(crypto::tink::ConfigAead2026());
  if (!aead.ok()) return aead.status();

  // Read the input.
  absl::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) {
    absl::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.
    absl::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';

  ABSL_CHECK_OK(tink_cc_examples::AeadCli(mode, keyset_filename, input_filename,
                                          output_filename, associated_data));
  return 0;
}
aead_cli.cc

رفتن

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://developers.google.com/tink/key-management-overview.
	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
}
aead_test.go

جاوا

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() {}
}
AeadExample.java

Obj-C

نحوه انجام کار

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_basic.py

AEAD

ابتدایی «رمزگذاری اصالت‌سنجی‌شده با داده‌های مرتبط» (AEAD) رایج‌ترین ابتدایی برای رمزگذاری داده‌ها است و برای اکثر نیازها مناسب است.

AEAD ویژگی‌های زیر را دارد:

• Secrecy: هیچ‌چیز درباره متن ساده مشخص نیست، به‌جز طول آن.
• اصالت: تغییر متن ساده رمزگذاری‌شده زیربنای متن رمزی بدون شناسایی شدن غیرممکن است.
• متقارن: رمزگذاری متن ساده و رمزگشایی متن رمزشده با یک کلید انجام می‌شود.
• تصادفی‌سازی: رمزگذاری تصادفی‌سازی شده است. دو پیام با متن ساده یکسان، متن‌های رمزی متفاوتی تولید می‌کنند. مهاجمان نمی‌توانند بدانند کدام متن رمزی با متن ساده داده‌شده مطابقت دارد. اگر می‌خواهید از این امر جلوگیری کنید، به‌جای آن از AEAD قطعی استفاده کنید.

داده‌های مرتبط

احتیاط: داده‌های مرتبط اصالت‌سنجی می‌شوند اما رمزگذاری نمی‌شوند.

از AEAD می‌توان برای مرتبط کردن متن رمزی به داده‌های مرتبط خاص استفاده کرد. فرض کنید پایگاه داده‌ای با فیلدهای user-id و encrypted-medical-history دارید. در این سناریو، می‌توان از user-id به‌عنوان داده‌های مرتبط هنگام رمزگذاری encrypted-medical-history استفاده کرد. این کار مانع از آن می‌شود که مهاجم سابقه پزشکی را از کاربری به کاربر دیگر منتقل کند.

داده‌های منسوب اختیاری است. اگر مشخص شده باشد، رمزگشایی فقط درصورتی موفقیت‌آمیز است که همان داده‌های مرتبط به هر دو فراخوانی رمزگذاری و رمزگشایی ارسال شود.

انتخاب نوع کلید

درحالی‌که AES128_GCM را برای اکثر موارد استفاده توصیه می‌کنیم، انواع کلیدهای مختلفی برای نیازهای متفاوت وجود دارد. AES128 امنیت ۱۲۸ بیتی و AES256 امنیت ۲۵۶ بیتی ارائه می‌دهد.

دو محدودیت امنیتی قابل‌توجه هنگام انتخاب حالت عبارتند از:

1. QPS: چند پیام با یک کلید رمزگذاری شده است؟
2. اندازه پیام: پیام‌ها چقدر بزرگ هستند؟

انواع کلید پشتیبانی‌شده:

• ‫AES-CTR-HMAC‏ (AES128_CTR_HMAC_SHA256،‏ AES256_CTR_HMAC_SHA256) با بردار مقداردهی اولیه (IV) ۱۶ بایتی محافظه‌کارانه‌ترین حالت با حدود خوب است.
  • کلید-تعهد.
• ‫AES-EAX‏ (AES128_EAX،‏ AES256_EAX) کمی کمتر محافظه‌کارانه و کمی سریع‌تر از AES128_CTR_HMAC_SHA256 است.
  • MLGR بدون تعهد کلید.
• AES-GCM (AES128_GCM, AES256_GCM) معمولاً سریع‌ترین حالت با سخت‌گیرانه‌ترین محدودیت‌ها در تعداد پیام‌ها (2³²) و اندازه پیام (~64 گیگابایت برای هر پیام) است. وقتی از این محدودیت‌ها فراتر برود، AES-GCM با نشت متن ساده و بخش اصالت‌سنجی کلید داخلی AES-GCM به‌طور فاجعه‌باری ازکار می‌افتد.
  • AES-GCM نه مقاوم است [ABN] و نه متعهد به کلید [GLR]. امکان تولید متن رمزی که با دو کلید متفاوت قابل‌رمزگشایی باشد وجود دارد. این امر می‌تواند به حملات عملی منجر شود [DGRW]. اگر کلید توسط مهاجم انتخاب شده است، مدل تهدیدتان را به‌دقت بررسی کنید.
• AES-GCM-SIV (AES128_GCM_SIV, AES256_GCM_SIV) [RFC8452] دربرابر سوءاستفاده تصادفی از nonce مقاوم است و عملکردی تقریباً مشابه AES-GCM دارد. محدودیت‌های مربوط به تعداد پیام‌ها و اندازه پیام برای AES-GCM-SIV با IVهای تصادفی بسیار بالاتر از محدودیت‌های AES-GCM است. وقتی از این محدودیت‌ها فراتر برود، AES-GCM-SIV با فاجعه کمتری مواجه می‌شود: فقط این را فاش می‌کند که دو پیام برابر هستند. استفاده از AES-GCM-SIV ایمن‌تر است، اما در عمل کمتر استفاده می‌شود.
  • محدوده‌های اعداد تصادفی یک‌بارمصرف:
    • ‫۲^۳۲ پیام، که هر متن ساده حداکثر ۸ گیبی‌بایت است
    • ‫۲^۴۸ پیام، که هر متن ساده حداکثر ۳۲ مبی‌بایت است
    • ‫۲^۶۴ پیام، که هر متن ساده حداکثر ۱۲۸ کیبی‌بایت است
  • برای استفاده در جاوا، Conscrypt را نصب کنید.
  • غیرمتعهد به کلید ADGKLS.
• XChaCha20-Poly1305 (XCHACHA20_POLY1305)‎ حد بسیار بالاتری برای تعداد پیام‌ها و اندازه پیام نسبت‌به AES-GCM دارد، اما وقتی ناموفق باشد (که بسیار بعید است)، داده‌های کلید را نیز لو می‌دهد. این حالت شتاب سخت‌افزاری ندارد، بنابراین در شرایطی که شتاب سخت‌افزاری دردسترس باشد، می‌تواند کندتر از حالت‌های AES باشد.
  • LGR غیرمتعهد به کلید.

توجه: همه الگوریتم‌های فهرست‌شده از حداقل طول ۲^۳۲ بایت برای متن ساده و داده‌های مرتبط پشتیبانی می‌کنند.

درباره قالب سیمی رمزنگاری AEAD بیشتر بدانید.

تضمین‌های امنیتی

پیاده‌سازی‌های AEAD این موارد را ارائه می‌دهند:

• امنیت CCA2.
• قدرت اصالت‌سنجی حداقل ۸۰ بیتی.
• توانایی رمزگذاری حداقل ۲^۳۲ پیام با مجموع ۲^۵۰ بایت. هیچ حمله‌ای با حداکثر ۲^۳۲ متن ساده انتخاب‌شده یا متن رمزنگاری‌شده انتخاب‌شده احتمال موفقیت بیشتر از ۲^-۳۲ ندارد.

احتیاط: AEAD هیچ تضمینی برای محرمانه بودن داده‌های مرتبط ارائه نمی‌دهد.