为什么 AES 加密/解密在 Android 24+ 上慢 3 倍以上？

Question

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我们有一个应用程序，它强烈依赖于 AES 加密和解密。我们希望支持尽可能多的设备，但其中一些设备（尤其是蹩脚的平板电脑，我指的不仅是中国的无名，还有一些三星或联想的低端平板电脑）的加密和解密速度很慢。

我们在我们的应用中使用了 Android 23，并且我们能够识别出某种级别，低于该级别我们的应用对于最终用户将无法正常工作（他们必须等待太长时间才能显示内容）。我们不得不排除很多平板电脑与我们的应用程序一起使用，但是，我们能够忍受这些。

最近我们的一些依赖项开始需要更新版本的 Android。例如，我们想切换到 Facebook Core SDK，而不是完整的 Facebook SDK 以节省一些空间。但它依赖于 Android 支持包 v25，我们将无法构建它，因为 proguard 拒绝处理源代码。

因此决定将项目转移到更新的 Android 上。除了它对我们的加密/解密机制的性能影响之外，它非常顺利。突然间慢了很多。我们评价为“运行良好”的平板电脑非常慢。

TL;DR

我已经开始调查在我们从 Android 23 迁移到 Android 26 期间发生了什么，这会导致 AES 加密/解密的性能大幅下降。

我创建了一个应用程序，它可以作为一种基准。通过做一个简单的改变：

• compileSdkVersion 23->26
• targetSdkVersion 23->26
• compile 'com.android.support:appcompat-v7:VERSION' 23.4.0 -> 26.+

性能下降很大。

以下是其中一款平板电脑的示例结果：

Android 23: 136959 B/s
Android 26: 34419 B/s

这几乎慢了 4 倍。我可以在我必须测试的所有设备上重现这些结果。当然，在新的高性能设备上几乎看不到它，但在旧设备上却很明显。

我已经在网上搜索了有关这方面的任何详细信息，但我一无所获。我真的很感激有人能阐明这个问题。

我真的希望我在某个地方犯了错误，但我找不到它。

对于加密/解密，我们使用 SpongyCastle 库。

我的 Crypto Tester 应用程序的源代码可在 GitHub 上找到：https://github.com/krstns/cryptoTester

master 分支采用 Android 23 配置，master_26 分支采用 Android 26 配置。

为了完整起见，我把解密的方法贴在这里：

/**
 * Decrypt the given data with the given key
 *
 * @param data The data to decrypt
 * @return The decrypted bytes
 */
public static byte[] decrypt(byte[] data, byte[] key, byte[] iv) {
    if (key == null || iv == null) {
        throw new AssertionError("DECRYPT: Key or iv were not specified.");
    }

    // make sure key is AES256
    byte[] bookKeyData = new byte[32];
    byte[] outBuf;
    System.arraycopy(key, 0, bookKeyData, 0, key.length);

    try {
        PaddedBufferedBlockCipher cipher = new PaddedBufferedBlockCipher(new CBCBlockCipher(new AESFastEngine()));
        cipher.init(false, new ParametersWithIV(new KeyParameter(bookKeyData), iv));
        int outputSize = cipher.getOutputSize(data.length);
        outBuf = new byte[cipher.getOutputSize(outputSize)];
        int processed = cipher.processBytes(data, 0, data.length, outBuf, 0);
        if (processed < outputSize) {
            processed += cipher.doFinal(outBuf, processed);
        }
        return Arrays.copyOfRange(outBuf, 0, processed);

    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }

    return null;
}

哦，是的。我知道这是 CBC，我知道为什么不应该使用它等等。目前，它是故意完成的。这不是问题的主题，所以我们不要去那里。

Answer 1

您似乎直接使用 SpongyCastle。 SpongyCastle 是 BouncyCastle (BC) 的 Android 版本。然而，BC 是加密算法和周边实用 API 的纯软件实现。

如果您真的想加快 AES 计算，您应该改用 Java Security API，例如使用javax.crypto.Cipher class。这将允许在支持它的平台上进行硬件加速和本机代码执行。通常这将是所有平台，因为主要的加密功能是在较新的平台上使用 OpenSSL 库实现的。

通常建议仅在提供的密码学providers 中没有所需功能时才使用 Bouncy Castle“轻量级”API（例如您正在使用的软件 AES 实现）。对于 AES/CBC 等算法，这绝对不是。

目前您的库依赖于 Bouncy Castle 实现的字节码执行，这要慢得多。另请注意，Bouncy Castle 不太喜欢调试环境，因此请确保它在测试性能时没有延迟运行 - 如果可能的话，无需调试器支持。

Answer 2

我终于找到了解决办法。

当我尝试在 SpongyCastle GitHub 上创建问题时，我注意到有比 1.54 更新的版本...真傻我没有早点调查。

请注意，它在我的主要项目中并没有立即起作用。加密/解密机制是库项目的一部分，然后包含在我的主项目中。请记住也要更新你的主项目，否则它仍然会很慢。

所以它在之后对我有用：

• 将海绵城堡版本更改为1.56
• 将compileSdkVersion 更改为26
• 将buildToolsVersion 更改为26.0.2
• 将targetSdkVersion 更改为26

在库项目和主项目中。