AES-GCM 加密加密算法简介
AES-GCM（高级加密标准-伽罗瓦/计数器模式）是一种对称加密算法，它结合了块加密和消息认证码（MAC）的功能，提供数据加密和完整性验证。AES-GCM 模式因其高效和安全性而被广泛应用于各种安全通信协议中，如 TLS（传输层安全）和 IPsec（互联网协议安全）。
AES-GCM 的工作原理如下：
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加密：使用 AES 块密码的计数器模式对数据进行加密。计数器模式通过将一个计数器与 AES 算法结合，生成伪随机比特流，然后将这个比特流与明文进行异或操作来加密数据。
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认证：使用伽罗瓦/计数器模式（GCM）生成一个消息认证码（MAC），用于验证数据的完整性和真实性。GCM 模式利用有限域的乘法运算来计算 MAC。
AES-GCM 的主要优点包括：
- 高效：AES-GCM 可以并行处理，因此加密和解密速度较快。
- 安全性：AES-GCM 提供了强大的数据加密和完整性保护，能够抵御已知的许多攻击。
- 简洁：AES-GCM 的实现相对简单，易于理解和实现。
使用 AES-GCM 时需要注意以下几点：
- 密钥管理：密钥必须保密，并且每个消息应该使用唯一的初始化向量（IV）。
- 错误处理：如果解密过程中 MAC 验证失败，应该丢弃消息并报告错误，以防止侧信道攻击。
- 性能：AES-GCM 的性能取决于硬件和软件实现，因此在选择实现时需要考虑性能要求。
AES-GCM 是一种强大的加密模式，适用于需要高效和安全数据传输的应用场景。正确实现和使用 AES-GCM 可以确保数据的安全性和完整性。
前端使用示例
在前端应用中使用 AES-GCM 加密算法，通常需要借助 Web Crypto API，这是现代浏览器提供的一个用于执行加密操作的 JavaScript API。以下是一个使用 Web Crypto API 实现 AES-GCM 加密和解密的示例：
准备工作
- 生成密钥：
async function generateKey() {
return window.crypto.subtle.generateKey(
{
name: "AES-GCM",
length: 256, // 可以是 128、192 或 256
},
true, // 是否可导出
["encrypt", "decrypt"] // 使用密钥的操作
);
}
- 生成初始化向量（IV）：
function generateIV() {
return window.crypto.getRandomValues(new Uint8Array(12)); // 96 位 IV
}
加密数据
async function encryptData(key, data, iv) {
const encodedData = new TextEncoder().encode(data);
const encryptedData = await window.crypto.subtle.encrypt(
{
name: "AES-GCM",
iv: iv,
},
key,
encodedData
);
return encryptedData;
}
解密数据
async function decryptData(key, encryptedData, iv) {
const decryptedData = await window.crypto.subtle.decrypt(
{
name: "AES-GCM",
iv: iv,
},
key,
encryptedData
);
return new TextDecoder().decode(decryptedData);
}
完整示例
(async () => {
// 生成密钥和 IV
const key = await generateKey();
const iv = generateIV();
// 加密数据
const data = "Hello, World!";
const encryptedData = await encryptData(key, data, iv);
console.log("Encrypted Data:", new Uint8Array(encryptedData));
// 解密数据
const decryptedData = await decryptData(key, encryptedData, iv);
console.log("Decrypted Data:", decryptedData);
})();
注意事项
- 密钥管理：密钥的生成、存储和销毁需要谨慎处理，确保密钥的安全性。
- IV 唯一性：每个消息必须使用唯一的 IV，以避免重放攻击。
- 错误处理：在解密过程中，如果 MAC 验证失败，应该正确处理错误，避免泄露信息。
通过上述步骤，你可以在前端应用中使用 AES-GCM 加密算法来保护数据的安全性。不过，通常情况下，前端加密操作应该与后端配合使用，确保整体系统的安全性。前端主要负责传输加密数据，而敏感数据的加密和解密操作最好在服务器端完成。
前端工程师、程序员
