【问题标题】：Fast, simple to use symmetric cipher for integer encryption in JavaJava 中用于整数加密的快速、简单易用的对称密码
【发布时间】：2015-04-26 16:08:27
【问题描述】：

什么是 Java 中具有这些属性的整数加密密码函数？：

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

我只需要用它来加密/解密整数。

【问题讨论】：

恒等函数适用于此，速度快，对称，使用超级简单，并且可以通过传递给定长度的输入来指定输出长度。
@BenjaminGruenbaum 我需要加密我的整数，如何使用身份函数？
你永远不能指定输出长度。它是从明文推断出来的。
@ArtjomB。好的.. 那么，让我删除这个要求.. 其他三个呢？

标签： java encryption encryption-symmetric

【解决方案1】：

没有外部库的要求将列表缩减为 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，可以检查一下。

密文大小

DES 和 3DES 最适合用于最多 56 位宽（非全长）的整数，因为由于填充，结果将是 8 字节的单个块。如果您加密一个完整的长值，则会添加一个额外的填充块。

AES 将始终为任何长整型值生成 16 字节密文。

速度

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

AES 对 16 字节有效负载达到 127MB/s，而 3DES 仅达到 27MB/s。 Here 是要查找的数据。

安全

不要将 DES 用于任何严重的事情，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();
}

操作模式

这里我使用 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导致相同的密文。这可能不是可接受的属性。如果它不可接受，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。

【讨论】：

我假设整数实际上意味着 32 位整数。
我正在使用 Java Long 类型.. 但您的答案仍然有效，我看到加密/解密函数以 long 作为参数.. 不是吗？
无论如何它对我有用！.. 我使用了 keySize = 128 位和固定的 SecretKey。
“此分析”链接似乎与您声称的相反......他们得出结论认为 AES 是最慢的。
@Gus 我只声称 AES 比 3DES 快得多，您可以从表 1 到表 3 中的数字看到这一点。请记住，3DES 仅提供 112 位安全性，因为可能会遇到- 中间攻击。 AES-128 在当前研究中提供至少 126 位的安全性，同时速度更快。如果我们假设当前处理器一代的 AES-NI 指令集，AES 可以被认为更快。

【解决方案2】：

如果您不需要安全的解决方案，而只需要快速，请考虑XOR cipher：

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

【讨论】：

在这个问题的特定情况下，XOR 密码也可能是最安全的解决方案（因为密码长度与消息长度相同——它们都是整数——实际上不可能解密不知道密钥的消息）。仅当加密的消息/整数彼此独立并且不具有众所周知的属性（例如，一条特定消息非常频繁）时，这才是正确的。
XOR 可能是最安全的选项，如果密钥是随机生成的，大于消息，并且在其生命周期内仅使用一次。如果您多次使用该键，您会得到一个可以推导出原始值的多次填充。

【解决方案3】：

如果您想要任何安全性，您永远不应该自己实现密码。出错的地方太多了。

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

【讨论】：