在 Java 中快速、简单地使用对称密码进行整数加密

Question

Java 具有这些属性的整数加密的密码函数是什么？：

快
对称密钥算法
使用简单（即只需几行代码即可使用，无需包含外部库）
~~可以指定输出长度（例如20个字符）~~

我只需要将它用于 encrypt/decrypt 个整数。

Answer 1

如果你想要任何安全，你永远不应该自己实施密码。可能出错的地方太多了。

但是您可以将数字写入 byte[] 并使用 Java 提供的密码，如 this answer 中所述。

Answer 2

没有外部库的要求将列表减少到 DES、3DES 和 AES。 DES 和 3DES 的块大小为 64 位，而 AES 的块大小为 128 位。有不同的方面，可以看这个。

密文大小

DES 和 3DES 最适用于最多 56 位宽（非全长）的整数，因为由于填充，结果将是一个 8 字节的块。如果您加密一个完整的 long 值，则会添加一个额外的填充块。

AES 将始终为任何 long 值的 int 生成 16 字节密文。

速度

根据 this analysis，AES (Rijndael-128) 的速度是 DES/3DES 的两倍多，密钥大小更大（更安全）。当 CPU 支持 AES-NI 时，AES 甚至可以比 DES 或 3DES 快得多。当前所有 CPU 都支持这一点。这是我从 openssl speed 命令中获取的当前结果。

AES 对 16 字节有效载荷达到 127MB/s，而 3DES 仅达到 27MB/s。 Here 是要四处查看的数据。

安全

不要将 DES 用于任何严肃的事情，因为它只有一个 56 位密钥（64 位奇偶校验）。暴力破解成本为 2⁵⁶。 3DES 也不是很好，因为暴力破解成本是 2¹¹²。 AES 的暴力破解成本为 2¹²⁸、2¹⁹²、2²⁵⁶，具体取决于使用的密钥大小.

代码

可能使用 AES：

private final String CIPHER_NAME = "AES/ECB/PKCS5Padding";
private final String ALGORITHM_NAME = "AES"; // keySizes 128, 192, 256
// private final String CIPHER_NAME = "DES/ECB/PKCS5Padding";
// private final String ALGORITHM_NAME = "DES"; // keySize 56
// private final String CIPHER_NAME = "DESede/ECB/PKCS5Padding";
// private final String ALGORITHM_NAME = "DESede"; // keySize 168

byte[] encrypt(SecretKey key, long num) {
    BigInteger bignum = BigInteger.valueOf(num);
    Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_NAME);
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
    return cipher.doFinal(bignum.toByteArray());
}

long decrypt(SecretKey key, byte[] ct) {
    Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_NAME);
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
    byte[] pt = cipher.doFinal(ct);
    BigInteger bignum = new BigInteger(pt);
    return bignum.longValue();
}

SecretKey keyGen(String algorithm, int keySize) {
    KeyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance(algorithm);
    keygen.init(keySize);
    return keygen.generateKey();
}

运作方式

这里我用的是ECB模式。使用它通常不是一个好主意。它有一个问题，即用相同的密钥加密相同的明文会得到相同的密文。这可能不是可以接受的属性。如果不可接受，那么您需要使用例如带有新随机 IV 的 CBC 模式。 With 会将密文炸毁一个额外的块。

Answer 3

如果您不需要安全解决方案，而只需要快速，请考虑XOR cipher:

int key = ...
....
int b = a ^ key;
int c = b ^ key;
assert (c == a);

在 Java 中快速、简单地使用对称密码进行整数加密

Fast, simple to use symmetric cipher for integer encryption in Java

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代码

运作方式