libsodium AEAD 实施背后的决定

Question

RFC 7539 定义其 AEAD 构造如下：

chacha20_aead_encrypt(aad, key, iv, constant, plaintext):
   nonce = constant | iv
   otk = poly1305_key_gen(key, nonce)
   ciphertext = chacha20_encrypt(key, 1, nonce, plaintext)
   mac_data = aad | pad16(aad)
   mac_data |= ciphertext | pad16(ciphertext)
   mac_data |= num_to_4_le_bytes(aad.length)
   mac_data |= num_to_4_le_bytes(ciphertext.length)
   tag = poly1305_mac(mac_data, otk)
   return (ciphertext, tag)

另一方面，libsodium实现如下：

chacha20_aead_encrypt(aad, key, iv, constant, plaintext):
   nonce = constant | iv
   otk = poly1305_key_gen(key, nonce)
   ciphertext = chacha20_encrypt(key, 1, nonce, plaintext)
   mac_data = aad
   mac_data |= num_to_8_le_bytes(aad.length)
   mac_data |= ciphertext
   mac_data |= num_to_8_le_bytes(ciphertext.length)
   tag = poly1305_mac(mac_data, otk)
   return (ciphertext, tag)

基本上 libsodium 在其 Poly1305 通道上不使用填充和交错数据和元数据（其长度）。由于块对齐问题，这对优化非常不友好：计算附加数据的 MAC 后，下一个数据不需要块对齐，因此不能使用高度优化和交错的 Chacha20-Poly1305 构造。

这个决定背后的原因是什么？

Answer 1

引用 https://download.libsodium.org/doc/secret-key_cryptography/aead/chacha20-poly1305“libsodium 实现了 ChaCha20-Poly1305 结构的三个版本”。前两个如下：

原始构造可以安全地加密多达 2^64 条消息密钥（对于大多数协议甚至更多），对大小没有任何实际限制消息的长度（128 位标记最多 2^64 个字节）。
IETF 变体。它可以安全地加密实际上无限数量的消息，但单个消息不能超过 64*(2^32)-64 字节（大约 256 GB）。

您描述的是"original construction"。原始构造支持的随机数小于 IETF 版本（64 位与 96 位），并且 AEAD 构造也不同，如您所见。

我的猜测："original construction" 是在编写 IETF RFC 之前开发的。 libsodium 基于 https://en.wikipedia.org/wiki/NaCl_(software)，最初于 2008 年发布。IETF RFC 于 2015 年编写。

libsodium AEAD 实施背后的决定

Decision behind libsodium AEAD implementation

cryptography

libsodium