带有关联数据的认证加密(AEAD: Authenticated Encryption with Associated Data)

AEAD代表"Authenticated Encryption with Associated Data",是一种加密技术,同时提供加密和认证功能,用于保护数据的完整性和保密性。AEAD的设计目标是在单个加密操作中完成数据的加密、认证和完整性检查,以提高安全性和效率。

AEAD加密方案使用加密密钥来加密数据,并使用认证密钥(也称为MAC密钥)来生成认证标签。在加密数据之前,还可以添加一些额外的相关数据(Associated Data,AD),这些数据不会被加密,但会与密文一起进行认证。

主要的AEAD加密算法包括:

  1. AES-GCM(Galios/Counter Mode):使用AES加密算法和GCM认证模式,提供高性能和安全性,广泛应用于TLS、IPsec等网络通信协议中。

  2. ChaCha20-Poly1305:结合ChaCha20加密算法和Poly1305认证算法,由Daniel J. Bernstein提出,适用于轻量级设备和应用程序。

  3. AES-CCM(Counter with CBC-MAC):使用AES加密算法和CCM认证模式,结合了计数器模式和CBC-MAC认证,用于802.11i WLAN加密和其他应用场景。

  4. AES-EAX(Encrypt-then-Authenticate with Associated Data and Xor):结合了AES加密算法和CMAC认证算法,提供了高度安全性和灵活性,但性能较差。

AEAD加密方案具有以下优点:

  • 完整性保护:认证标签可以确保数据在传输过程中没有被篡改或损坏。

  • 保密性:加密数据可以保护数据的保密性,防止未经授权的访问。

  • 高效性:AEAD算法通常在单个操作中同时完成加密和认证,因此具有较高的性能和效率。

由于其安全性和效率,AEAD加密方案被广泛应用于网络通信、数据存储和安全协议中,以保护数据的安全性和完整性。

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