使用AES-256-CBC的文件加密与区块加密

Question

首先，这是我在这里的第一个问题，我希望我能让你对这个问题有一个清晰的认识，也能帮助其他可能面临类似挑战的人！问题的标题也是最短的TL；我能得到的医生：-）

所以为了给你一点背景知识，我基本上设计了一个协议，需要通过TCP从服务器（在Node.js中实现）到设备的同步有序文件传输。流式传输文件不是一个选项，因此每个文件块都封装在一条包含其他非加密字段的消息中，这些字段超出了本问题的范围。

其中一个要求是，文件内容不能以纯文本形式发送，因此必须选择加密方案。在本例中，我选择AES-256-CBC，假设出于这个问题的目的，算法不能更改。

由于设备限制（RAM~10KB），需要拆分文件(

因此，我这里的主要问题是，在后端，我必须在以下两者之间进行选择：

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这里的目标是了解每种方法都会产生哪些安全问题，以及它们之间的开销比较。

PS：我也有一个完整性验证方案，但不在问题的范围之内。

Answer 1

我觉得这个问题中有一些部分没有提到，这将有助于更好地了解问题，但从表面上看，根据提供的信息，第二种选择可能会更好。

对于第一个选项，您限制了方案的延展性，因为对于给定块，由于使用CBC模式，您不太可能动态解密内容。虽然这可能不是您的计划目前的要求，但可能是在将来。

使用第二个选项，可以将数据作为独立Blob传递。您可以随意加密和解密这些Blob，并在必要时组合它们。

每个选项都可能有更多的优点/缺点，但您提供的计划细节并没有提供一个了解它们是什么的机会。我建议你谨慎行事。我知道你正在使用的设备有着非常严格的要求，这使得传统的密码术失去了奢华，但是设计和实现你自己的密码系统是非常困难的，特别是在这样严格的要求下。听起来你们的计划似乎并没有提供前向保密，这意味着若推进的话，任何其他问题都可能是灾难性的。

Answer 2

为了回答你的问题，除了我的另一个评论中的关键AES问题之外，我认为最好的方法是第二个解决方案。但是在你的情况下，我会为每个块添加一个HAMC。所以：

• 将文件分成块
• 为每个区块生成一个IV
• 使用相应的IV和AES密钥加密区块
• 添加一个HMAC（使用与加密不同的AES密钥，因此需要2个AES密钥）计算每个区块的IV密码文本（重要的是使用加密区块而不是清除区块）
• 发送您的区块
• 在设备上接收您的区块
• 检查每个区块的HMAC（这样它将确认区块未损坏且经过良好验证）
• 使用第1个密钥和相应的IV解密数据块
• 添加所有区块以获取原始文件

第二个更安全，因为您可以控制之前解密的所有块。

我的意思是，如果你逐块加密并添加一个HMAC，当你在你的设备上收到一个块时，首先你检查HMAC，如果可以的话，你可以解密这个块。这样，如果有人在您的网络上试图破坏或其他任何块，HMAC可以验证加密块的来源和内容。

虽然这是不可能与您的第一个选项。如果有人试图在传输过程中破坏一个块，那么，充其量你不能解密你的全局块，最坏的情况是它可以给黑客一些关于加密系统的信息。这对攻击者来说只是拼图的一部分。这还不够，他需要更多的尝试来解密自己的一大块，但这是有风险的。