אני רוצה להצפין נתונים

אנחנו ממליצים להשתמש ב-primitive‏ AEAD עם סוג המפתח AES128_GCM ברוב תרחישי השימוש בהצפנת נתונים.

הצפנה מאומתת עם נתונים משויכים (AEAD) היא הרכיב הפרימיטיבי הפשוט והמתאים ביותר לרוב תרחישי השימוש. הצפנה מסוג AEAD מספקת סודיות ואותנטיות ומוודאת שלהודעות תמיד יהיו טקסטים מוצפנים שונים (פלטות מוצפנות), גם אם הטקסטים ללא הצפנה (הקלט להצפנה) זהים. הוא סימטרי, ומשתמש במפתח יחיד גם להצפנה וגם לפענוח.

הדוגמאות הבאות יעזרו לכם להתחיל להשתמש ב-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;
}
aead_cli.cc

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
}
aead_test.go

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.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(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

מדריך

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

Primitive של הצפנה מאומתת עם נתונים משויכים (AEAD) הוא ה-primitive הנפוץ ביותר להצפנת נתונים, והוא מתאים לרוב הצרכים.

ל-AEAD יש את המאפיינים הבאים:

• Secrecy: לא ידוע דבר על הטקסט ללא הצפנה, מלבד האורך שלו.
• אותנטיות: אי אפשר לשנות את הטקסט ללא הצפנה שמהווה את הבסיס לטקסט המוצפן בלי שיזוהו.
• סימטרית: הצפנת הטקסט ללא הצפנה ופענוח הטקסט המוצפן מתבצעים באמצעות אותו מפתח.
• רנדומיזציה: ההצפנה היא אקראית. שתי הודעות עם אותו טקסט ללא הצפנה יוצרות טקסטים מוצפנים שונים. תוקפים לא יכולים לדעת איזה מידע מוצפן תואם לטקסט ללא הצפנה נתון. כדי למנוע זאת, צריך להשתמש במקום זאת ב-AEAD determinist.

נתונים משויכים

אזהרה: הנתונים המשויכים מאומתים, אבל לא מוצפנים.

אפשר להשתמש ב-AEAD כדי לקשר טקסט מוצפן לנתונים ספציפיים שמשויכים אליו. נניח שיש לכם מסד נתונים עם השדות user-id ו-encrypted-medical-history. בתרחיש הזה, אפשר להשתמש ב-user-id כנתונים משויכים כשמצפינים את encrypted-medical-history. כך תהיה אפשרות למנוע מתוקף להעביר היסטוריה רפואית ממשתמש אחד למשתמש אחר.

בחירת סוג מפתח

אנחנו ממליצים על AES128_GCM לרוב השימושים, אבל יש סוגים שונים של מפתחות לצרכים שונים (לביטחון של 256 ביט, מחליפים את AES128 ב-AES256 בהמשך). באופן כללי:

• AES128_CTR_HMAC_SHA256 עם וקטור אתחול (IV) של 16 בייטים הוא המצב השמרני ביותר עם גבולות טובים.
• השיטה AES128_EAX היא פחות שמרנית ומעט מהירה יותר מ-AES128_CTR_HMAC_SHA256.
• AES128_GCM הוא בדרך כלל המצב המהיר ביותר, עם המגבלות המחמירות ביותר על מספר ההודעות ועל גודל ההודעה. אם חורגים מהמגבלות האלה על אורך הטקסט ללא הצפנה ועל אורך הנתונים המשויכים (בהמשך), ה-AES128_GCM נכשל ונגרמת דליפת חומר מפתח.
• AES128_GCM_SIV מהיר כמעט כמו AES128_GCM. יש לו את אותן מגבלות כמו של AES128_GCM על מספר ההודעות ועל גודל ההודעה, אבל כשחורגים מהמגבלות האלה, הוא נכשל בצורה פחות חמורה: יכול להיות שידלוף רק העובדה ששתי הודעות זהות. לכן השימוש בה בטוח יותר מאשר ב-AES128_GCM, אבל היא פחות נפוצה בפועל. כדי להשתמש ב-Java, צריך להתקין את Conscrypt.
• ל-XChaCha20Poly1305 יש מגבלה גדולה בהרבה על מספר ההודעות ועל גודל ההודעה בהשוואה ל-AES128_GCM, אבל אם הוא נכשל (סביר מאוד שלא יקרה), הוא גם דולף חומר מפתח. הוא לא מואץ בחומרה, ולכן הוא יכול להיות איטי יותר ממצבים של AES במצבים שבהם יש האצת חומרה.

הערה: אורך הטקסט ללא הצפנה והנתונים המשויכים יכול להיות כל אורך בין 0 ל-2³² בייטים.

התחייבויות אבטחה

הטמעות של AEAD מציעות:

• אבטחה מסוג CCA2.
• חוזק אימות של 80 ביט לפחות.
• היכולת להצפין לפחות 2³² הודעות בסך 2⁵⁰ בייטים. לאף התקפה עם עד 2³² טקסטים רגילים שנבחרו או טקסטים מוצפנים שנבחרו אין סיכוי הצלחה גבוה מ-2^-32.

זהירות: AEAD לא מבטיח סודיות של נתונים משויכים.