使用關聯資料進行驗證 (AEAD)

「具有關聯資料的驗證加密」(AEAD) 基本體是資料加密最常見的基本體，適用於大多數需求。

AEAD 具有下列屬性：

• Secrecy：除了長度之外，系統不會知道任何有關明文的資訊。
• 真實性：如果想變更密文底層的加密純文字，一定會遭到偵測。
• 對稱式：使用相同金鑰加密明文和解密密文。
• 隨機化：加密作業會隨機進行。兩則明文相同的訊息會產生不同的密文。攻擊者無法得知哪個密文對應到特定明文。如要避免這種情況，請改用確定性 AEAD。

相關資料

注意： 關聯資料會經過驗證，但不會加密。

AEAD 可用來將密文繫結至特定相關聯資料。假設您有一個資料庫，其中包含 user-id 和 encrypted-medical-history 欄位。在這種情況下，加密 encrypted-medical-history 時，user-id 可做為相關聯的資料。這可防止攻擊者將醫療記錄從一位使用者轉移給另一位使用者。

你可以選擇是否要提供相關資料，如果指定了關聯資料，只有在加密和解密呼叫中傳遞相同的關聯資料時，解密才會成功。

選擇車鑰類型

雖然我們建議大多數使用者採用 AES128_GCM，但您可根據不同需求選擇各種金鑰類型。AES128 提供 128 位元安全性，AES256 則提供 256 位元安全性。

選擇模式時，有兩項重要的安全限制：

1. QPS：使用相同金鑰加密的郵件數量。
2. 郵件大小：郵件有多大？

一般而言：

• AES-CTR-HMAC (AES128_CTR_HMAC_SHA256、AES256_CTR_HMAC_SHA256) 搭配 16 位元組的初始向量 (IV) 是最保守的模式，且具有良好的界限。
• AES-EAX (AES128_EAX、AES256_EAX) 的保守程度略低，速度也比 AES128_CTR_HMAC_SHA256 快一點。
• AES-GCM (AES128_GCM、AES256_GCM) 通常是最快的模式，但對訊息數量和訊息大小的限制最嚴格。如果超過這些明文和相關資料長度的限制 (如下)，AES-GCM 就會發生災難性錯誤，並洩漏金鑰材料。
• AES-GCM-SIV (AES128_GCM_SIV、AES256_GCM_SIV) 的速度幾乎與 AES-GCM 相同。 訊息數量和訊息大小的限制與 AES-GCM 相同，但超出這些限制時，失敗的影響較小：可能只會洩漏兩則訊息相等的事實。因此比 AES-GCM 更安全，但實際使用時較不常見。如要在 Java 中使用這項功能，請安裝 Conscrypt。
• 與 AES-GCM 相比，XChaCha20-Poly1305 (XCHACHA20_POLY1305) 的郵件數量和郵件大小限制高出許多，但如果失敗 (機率極低)，也會洩漏金鑰資料。由於未採用硬體加速，因此在可使用硬體加速的情況下，這項模式可能會比 AES 模式慢。

注意： 明文和相關聯的資料長度可能介於 0 到 2³² 位元組之間。

安全保障

AEAD 實作方式的優點：

• CCA2 安全性。
• 驗證強度至少為 80 位元。
• 至少可加密 2³² 封郵件，總共 2⁵⁰ 個位元組。如果最多選擇 2³² 個明文或密文，攻擊成功機率不會超過 2^-32。

注意： AEAD 無法保證相關聯資料的機密性。

應用實例

請參閱「加密資料」和「將密文繫結至其內容」。