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Symmetric keys

对称加密是指加密和解密的过程采用同一个密钥。WinRT中的SymmetricKeyAlgorithmProivder可以提供不同算法的对称加密密钥。具体加解密的工作则是由CryptographicEngine完成的。

对称加密通常采用分块操作。也就是算法的输入是一块固定大小的明文，输出则是一块固定大小的密文。同一种加密算法通常可以有不同的分块操作模式：

  • ECB（electronic codebok）对每个分块进行单独的加解密。这种特性导致ECB的安全性不是很高。
  • CBC(cipher block chaining）则用前序的分块对当前的分块进行混淆操作。然而，对于第一分块没有前序分块，所以需要用户提供用于混淆的数据（IV，initialization vector）
  • CCM（counter with CBC-MAC) 基于CBC模式，但是可以提供一个消息辨伪码（MAC，message authentication mode）用于对密文进行辨伪。
  • GCM（Galois counter mode）基于CCM，但是采用Galois辩伪模式。

对于需要输入IV的算法，如CBC，可以在嗲用CryptographicEngine.Encrypt的时候传入IV。IV在使用上，有以下注意事项：

  • 如果重复使用同一个IV多遍，会增加破绽
  • 可以使用Counter来改变每次使用的IV
  • 可以使用CryptographicBuffer.GenerateRandom来创建IV
  • 可以使用Nonce来创建IV

很多操作模式要求明文是分块的整数倍大小，如果达不到的话需要对明文进行填充操作。

除了分块加密之外，还有流式加密。流式加密通过在明文比特流上应用伪随机比特流（key stream）来生成密文。一些分块加密模式，比如OTF（output feedback mode）、CTR（counter mode）可以把分块加密变成流式加密。但真正的流式加密要输RC4，所以其操作速度也更快。

Asymmetric keys

非对称加密意味着加密和解密采用的是不同的密钥。一般通过非对称算法，生成一对互相关联的公钥和私钥。公钥加密的数据可以用私钥解密，私钥加密的数据可以用公钥解密。使用AsymmetricKeyAlgorithmProvider可以生成非对称加密算法。非对称加密一般操作速度比对称加密要慢，所以不用于处理大数据量。

下面是非对称加密的一个应用场景：

  • Alice要求Blob发信息给她的时候必须加密信息
  • Alice创建一个公钥私钥对，并把公钥散发出去给Blob，私钥则自己藏好
  • 如果Blob有一个信息要发给Alice，他会创建一个对称密钥，然后用对称密钥加密信息
  • 接着Blob用Alice的公钥来加密这个对称密钥
  • Blob将加密过的信息和对称密钥都发给Alice
  • Alice用自己的私钥解开对称密钥，然后再用获取到的对称密钥解密信息

Deriving keys

有时候需要从一个共享的密钥中派生出额外的密钥，可以使用KeyDerivationAlgorithmProvider 并搭配任意一个特定方法来生成的KeyDerivationParameters：

  • BuildForPbkdf2，用于 PBKDF2（password-based key derivation function 2)
  • BuildForSP800108 ，用于counter 模式或者HMAC（基于哈希的MAC）
  • BuildForSP80056a，用于SP800-56A

其他

（本篇完）