Java：摆脱 `Cipher.init()` 开销答案

【问题标题】：Java: Get rid of `Cipher.init()` overheadJava：摆脱 `Cipher.init()` 开销
【发布时间】：2016-03-03 17:11:41
【问题描述】：

我需要提高以下方法的性能：

private byte[] decrypt(final byte[] encrypted, final Key key) throws ... {
    this.cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
    return this.cipher.doFinal(encrypted);
}

cipher 对象（“AES/ECB/NoPadding”）在构造函数中被初始化，以便可以重用。使用 ECB 是因为 encrypted 数组将始终只包含 16 个字节的数据（即 1 个数据块）。使用 128 位密钥。

此方法被调用数百万次以解密 16 字节块，每次使用不同的密钥。例如。该方法是这样调用的：

final List<Key> keys = List with millions of keys
final byte[] data = new byte[] { ... 16 bytes of data go here ...}

for (final Key key : keys) {
    final byte[] encrypted = decrypt(data, key);

    // Do something with encrypted
}

Cipher.init() 占用了decrypt 方法的大部分时间，因为数据非常小。 IE。在超过 1200 万次调用中，Cipher.init() 平均需要 3 微秒，而Cipher.doFinal() 平均需要

Cipher.init() 需要这么长时间？
是否有任何方法可以仅使用 Java 来加速此代码？例如，利用我将始终只解密单个数据块这一事实？
使用 C/C++ 实现并使用 JNI 调用会更快吗？如果是这样，是否有任何完善的图书馆？

我使用 JDK 1.8.0_73，我的处理器支持 AES-NI。

【问题讨论】：

潜在键总是相同的吗？换句话说，你会在每个 16 字节块上运行相同的键列表吗？还是每个 16 字节的块都有自己的键列表？
密钥设置需要一段时间。我不认为，您可以仅使用 Java 使其更快。
@Pace：键会改变，但不会那么频繁。您是否正在考虑存储已初始化的 Cipher 对象？
@Augustin 是的，这是我的想法。
只调用一次Cipher.init()（在构造函数中）

标签： java performance encryption aes

【解决方案1】：

在 Cipher.init() 中什么需要这么长时间？

在初始化期间，用户提供的密钥数据被扩展为加密和解密例程使用的会话密钥。

有没有什么方法可以只使用 Java 来加速这段代码？例如，利用我将始终只解密一个数据块这一事实？

是的，但这需要重写 AES 算法的基本部分。您可以在 AESCrypt.java 的 JDK 源代码中找到它。

或者，您可以存储预初始化密码列表而不是密钥。

使用 C/C++ 实现并使用 JNI 调用它会更快吗？如果是这样，是否有任何完善的图书馆？

很可能，是的。 libcrypto 是 OpenSSL 的一部分，它会有所帮助。 Here is an example.

【讨论】：

最后（在我的用例中），存储预初始化的 Cipher 对象可以提高大约 10 倍的速度。谢谢。