Ich möchte Daten verschlüsseln

Wir empfehlen für die meisten Anwendungsfälle der Datenverschlüsselung die AEAD-Primitivstruktur mit dem Schlüsseltyp AES128_GCM.

Die authentifizierte Verschlüsselung mit verknüpften Daten (Authenticated Encryption with Associated Data, AEAD) ist die einfachste und am besten geeignete Primitive für die meisten Anwendungsfälle. AEAD bietet Vertraulichkeit und Authentizität und sorgt dafür, dass Nachrichten immer unterschiedliche Geheimtexte (verschlüsselte Ausgaben) haben, auch wenn die Klartexte (die Eingaben für die Verschlüsselung) gleich sind. Sie ist symmetrisch und verwendet einen einzigen Schlüssel sowohl für die Verschlüsselung als auch für die Entschlüsselung.

Die folgenden Beispiele sollen Ihnen den Einstieg in die Verwendung der AEAD-Primitive erleichtern:

C++GoJavaObj-CPython

// 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;
}
aead_cli.cc

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
}
aead_test.go

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

ANLEITUNG

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

Das AEAD-Primitive (Authenticated Encryption with Associated Data) ist die am häufigsten verwendete Primitive für die Datenverschlüsselung und eignet sich für die meisten Anforderungen.

AEAD hat die folgenden Eigenschaften:

• Secrecy Außer der Länge ist nichts über den Klartext bekannt.
• Authentizität: Es ist nicht möglich, den verschlüsselten Klartext, der dem Geheimtext zugrunde liegt, unbemerkt zu ändern.
• Symmetrisch: Der Klartext wird mit demselben Schlüssel verschlüsselt und der Geheimtext wird mit demselben Schlüssel entschlüsselt.
• Zufälligkeit: Die Verschlüsselung wird zufällig durchgeführt. Zwei Nachrichten mit demselben Klartext liefern unterschiedliche Geheimtexte. Angreifer können nicht wissen, welcher Geheimtext einem bestimmten Klartext entspricht. Wenn Sie dies vermeiden möchten, verwenden Sie stattdessen deterministische AEAD.

Verknüpfte Daten

Achtung :Zugehörige Daten werden authentifiziert, aber NICHT verschlüsselt.

Mit AEAD können Sie den Geheimtext mit bestimmten zugehörigen Daten verknüpfen. Angenommen, Sie haben eine Datenbank mit den Feldern user-id und encrypted-medical-history. In diesem Szenario kann user-id beim Verschlüsseln von encrypted-medical-history als verknüpfte Daten verwendet werden. Dadurch wird verhindert, dass ein Angreifer einen medizinischen Verlauf von einem Nutzer zu einem anderen verschieben kann.

Schlüsseltyp auswählen

Für die meisten Anwendungen empfehlen wir AES128_GCM. Es gibt jedoch verschiedene Schlüsseltypen für unterschiedliche Anforderungen. Für eine 256-Bit-Sicherheit ersetzen Sie unten AES128 durch AES256. Allgemein gilt:

• AES128_CTR_HMAC_SHA256 mit einem 16-Byte-Initialisierungsvektor (IV) ist der konservativste Modus mit guten Grenzwerten.
• AES128_EAX ist etwas weniger konservativ und etwas schneller als AES128_CTR_HMAC_SHA256.
• AES128_GCM ist in der Regel der schnellste Modus mit den strengsten Einschränkungen für die Anzahl der Nachrichten und die Nachrichtengröße. Wenn diese Limits für Klartext und zugehörige Datenlängen (unten) überschritten werden, schlägt AES128_GCM fehl und es kommt zu einer Schlüsselleckage.
• AES128_GCM_SIV ist fast so schnell wie AES128_GCM. Die Anzahl der Nachrichten und die Nachrichtengröße sind auf dieselben Werte wie bei AES128_GCM beschränkt. Wenn diese Limits jedoch überschritten werden, ist der Fehler weniger schwerwiegend: Es wird möglicherweise nur verraten, dass zwei Nachrichten identisch sind. Dadurch ist es sicherer als AES128_GCM, wird aber in der Praxis weniger häufig verwendet. Wenn Sie diese Funktion in Java verwenden möchten, müssen Sie Conscrypt installieren.
• XChaCha20Poly1305 hat eine viel größere Begrenzung für die Anzahl der Nachrichten und die Nachrichtengröße als AES128_GCM. Bei einem Fehler (sehr unwahrscheinlich) wird jedoch auch Schlüsselmaterial weitergegeben. Da er nicht hardwarebeschleunigt ist, kann er in Situationen, in denen die Hardwarebeschleunigung verfügbar ist, langsamer als AES-Modi sein.

Hinweis: Der Klartext und die zugehörigen Daten können eine Länge von 0 bis 2³² Byte haben.

Sicherheitsgarantien

AEAD-Implementierungen bieten:

• CCA2-Sicherheit
• Mindestens 80-Bit-Authentifizierungsstärke.
• Es können mindestens 2³² Nachrichten mit insgesamt 2⁵⁰ Byte verschlüsselt werden. Kein Angriff mit bis zu 2³² ausgewählten Klartexten oder ausgewählten Geheimtexten hat eine Erfolgswahrscheinlichkeit größer als 2⁻³².

Achtung: AEAD bietet keine Geheimhaltungsgarantien für verknüpfte Daten.