Ich möchte Daten verschlüsseln

Wir empfehlen die AEAD-Primitive mit der Methode Der Schlüsseltyp AES128_GCM für die meisten Anwendungsfälle der Datenverschlüsselung

Die authentifizierte Verschlüsselung mit verknüpften Daten (Authenticated Encryption with Associated Data, AEAD) ist die einfachste und Primitiv ist für die meisten Anwendungsfälle geeignet. AEAD bietet Geheimhaltung und Authentizität und stellt sicher, dass Nachrichten immer unterschiedliche Geheimtexte haben (verschlüsselte Ausgaben), selbst wenn der Klartext (die Eingaben für die Verschlüsselung) ist das Gleiche. Er ist symmetrisch, d. h., es wird ein einziger Schlüssel für die Verschlüsselung und der Datenentschlüsselung.

Die folgenden Beispiele geben einen Einstieg in die Verwendung des AEAD-Primitives:

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

ANLEITUNG

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

Die AEAD-Primitive (Authenticated Encryption with Associated Data) ist gängige Primitive für die Datenverschlüsselung und eignet sich für die meisten Anforderungen.

AEAD hat folgende Eigenschaften:

• Secrecy: Über den Klartext ist nur seine Länge bekannt.
• Authentizität: Der verschlüsselte Klartext kann nicht geändert werden. die dem Geheimtext zugrunde liegen, ohne erkannt zu werden.
• Symmetrisch: Der Klartext wird verschlüsselt und der Geheimtext wird entschlüsselt. und zwar mit demselben Schlüssel.
• Zufallsauswahl: Die Verschlüsselung erfolgt zufällig. Zwei Nachrichten mit derselben Klartext liefert unterschiedliche Geheimtexte. Angreifer wissen nicht, Geheimtext entspricht einem bestimmten Klartext. Wenn Sie dies vermeiden möchten, verwenden Sie Deterministischer AEAD.

Verknüpfte Daten

Achtung :Verknüpfte Daten werden authentifiziert, aber NICHT verschlüsselt.

AEAD kann verwendet werden, um Geheimtext mit bestimmten zugehörigen Daten. Angenommen, Sie haben eine Datenbank mit den Feldern user-id und encrypted-medical-history. In diesem Szenario kann user-id verwendet werden als verknüpfte Daten beim Verschlüsseln von encrypted-medical-history. Dadurch wird verhindert, dass Angreifer die Krankengeschichte eines Benutzers von einem Benutzer auf einen anderen übertragen.

Schlüsseltyp auswählen

Wir empfehlen für die meisten Anwendungsfälle AES128_GCM. Es gibt jedoch verschiedene Schlüsseltypen für unterschiedliche Anforderungen (für 256-Bit-Sicherheit AES128 durch AES256 ersetzen). Allgemein gilt:

• AES128_CTR_HMAC_SHA256 mit einem 16-Byte-Initialisierungsvektor (IV) ist am konservativer Modus mit guten Grenzen.
• AES128_EAX ist etwas weniger konservativ und etwas schneller als AES128_CTR_HMAC_SHA256.
• AES128_GCM ist normalerweise der schnellste Modus mit den strengsten Beschränkungen für die Anzahl der Nachrichten und die Nachrichtengröße. Wenn diese Beschränkungen für Klartext und zugehörige Datenlängen (siehe unten) überschritten werden, AES128_GCM schlägt fehl und der Schlüssel wird gestohlen verwendet werden.
• AES128_GCM_SIV ist fast so schnell wie AES128_GCM, mit sehr guten Grenzen für Nachrichten senden, aber etwas weniger etabliert ist. Zur Verwendung in Java, dann müssen Sie Conscrypt installieren.
• XChaCha20Poly1305 hat ein viel höheres Limit für die Anzahl der Nachrichten und Nachrichtengröße als bei AES128_GCM. Falls doch einmal ein Fehler auftritt (sehr unwahrscheinlich), wird auch leckt Schlüsselmaterial. Es ist nicht hardwarebeschleunigt, es kann also langsamer sein als AES-Modi in Situationen, in denen Hardwarebeschleunigung verfügbar ist.

Hinweis: Der Klartext und die zugehörigen Daten können innerhalb von 0–2³² Byte.

Sicherheitsgarantien

AEAD-Implementierungen bieten Folgendes:

• CCA2-Sicherheit
• Authentifizierung mit mindestens 80 Bit
• Die Möglichkeit, mindestens 2³² Nachrichten mit insgesamt 2⁵⁰ Byte. Kein Angriff mit bis zu 2³² ausgewählten Klartexten oder ausgewählte Geheimtexte eine Erfolgswahrscheinlichkeit von mehr als 2^–32 hat.

Achtung :AEAD bietet keine Geheimhaltungsgarantien für zugehörige Daten.