最优非对称加密填充（OAEP， Optimal Asymmetric Encryption Padding）

OAEP（Optimal Asymmetric Encryption Padding，最优非对称加密填充）是一种用于非对称加密算法（如RSA）的填充方案。它通过在加密过程中添加随机性来增强加密的安全性。以下是关于OAEP的详细介绍：

OAEP 的目的

OAEP 的主要目的是提供语义安全性，使得每次加密相同的明文时，产生的密文不同，从而防止一些基于密文的攻击。

OAEP 的工作原理

OAEP 的加密过程包含以下几个步骤：

1. 消息填充：

   • 原始消息被扩展为一个固定长度的块，该长度应小于加密算法的模数长度（例如，RSA 的模数长度）。
   • 填充过程中引入一个随机种子，以确保每次加密相同的消息时，填充后的结果不同。

2. 填充过程：

   • 使用两个哈希函数（通常称为 G 和 H）将消息分成两部分。
   • 将原始消息与随机种子结合，并通过哈希函数生成一个填充字符串。
   • 将填充字符串与消息结合，生成最终的填充消息。

3. 加密过程：

   • 使用接收者的公钥对填充后的消息进行加密，得到密文。

OAEP 的详细步骤

假设我们有一个明文 m ，随机种子 r，哈希函数 G 和 H，以及最终生成的填充消息 M 。

1. 生成填充字符串：

   • 计算 G(r)，生成一个与消息m等长的字符串。
   • 计算 X = m ⊕ G(r)（这里 ⊕ 表示按位异或操作）。

2. 生成加密种子：

   • 计算 H(X) ，生成一个与随机种子 r 等长的字符串。
   • 计算 Y = r ⊕H(X)

3. 组合最终消息：

   • 将 X 和 Y 组合，得到最终的填充消息 M 。

4. 加密消息：

   • 使用接收者的公钥对 M 进行加密，得到密文。

OAEP 的优势

• 语义安全性：由于每次加密时使用不同的随机种子，同一明文每次加密得到的密文都不同，增加了安全性。
• 防止重放攻击：由于引入了随机性，攻击者不能通过重放以前的密文来猜测消息内容。

实际应用

OAEP 主要用于 RSA 加密，广泛应用于安全通信协议如 SSL/TLS 和 PGP 中，以提高加密的安全性和防御特定类型的攻击。

总结

OAEP 是一种增强非对称加密安全性的填充方案，通过引入随机性和复杂的填充过程，确保每次加密相同的明文得到不同的密文，有效防止了许多基于密文的攻击。