数据库 PGP 加密算法、mode、PAD的选择

标签

PostgreSQL , Greenplum , crypt , pgcrypt , mode , padding , 算法 , aes , bf , cbc , ecb , openssl , enc , linux

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背景

PostgreSQL, Greenplum的数据加密插件pgcrypto，用于加密数据。

其中用于PGP对称加密的函数例子：

Introduction of PGP encryption, usage of raw encryption functions is discouraged.

encrypt(data bytea, key bytea, type text) returns bytea  decrypt(data bytea, key bytea, type text) returns bytea    encrypt_iv(data bytea, key bytea, iv bytea, type text) returns bytea  decrypt_iv(data bytea, key bytea, iv bytea, type text) returns bytea  

Encrypt/decrypt data using the cipher method specified by type.

The syntax of the type string is:

algorithm [ - mode ] [ /pad: padding ]  

where algorithm is one of:

bf — Blowfish    aes — AES (Rijndael-128)  

and mode is one of:

cbc — next block depends on previous (default)    ecb — each block is encrypted separately (for testing only)  

and padding is one of:

pkcs — data may be any length (default)    none — data must be multiple of cipher block size  

So, for example, these are equivalent:

encrypt(data, 'fooz', 'bf')  encrypt(data, 'fooz', 'bf-cbc/pad:pkcs')  

In encrypt_iv and decrypt_iv, the iv parameter is the initial value for the CBC mode;

it is ignored for ECB.

It is clipped or padded with zeroes if not exactly block size.

It defaults to all zeroes in the functions without this parameter.

注意，在实际使用时，通常不需要写mode和pad方法。这样就带来了一定的差异。

例如Oracle, MySQL默认的mode是ecb，并不安全。

PostgreSQL默认的mode是cbc，更加安全。

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AES

aes是基于数据块的加密方式，也就是说，每次处理的数据时一块（16字节），当数据不是16字节的倍数时填充，这就是所谓的分组密码（区别于基于比特位的流密码），16字节是分组长度

分组加密的几种模式：

ECB：是一种基础的加密方式，密文被分割成分组长度相等的块（不足补齐），然后单独一个个加密，一个个输出组成密文。

CBC：是一种循环模式，前一个分组的密文和当前分组的明文异或或操作后再加密，这样做的目的是增强破解难度。这是PostgreSQL pgcrypto的默认MODE。

CFB/OFB：实际上是一种反馈模式，目的也是增强破解的难度。

FCB和CBC的加密结果是不一样的，两者的模式不同，而且CBC会在第一个密码块运算时加入一个初始化向量。

mode不一样导致加密结果不一样的例子

选择不一样的mode，对同一串字符加密，得到的加密结果是不一样的

1、mode=cbc

postgres=# SELECT  UPPER(ENCODE(ENCRYPT(DECODE('6999217001930000722099991','escape'),'DATAENCRYPTIONYH'::bytea,'aes'::text),'hex'))::text ;                                upper                                 ------------------------------------------------------------------   BE298AD86D3ADA917C5831A1EA7C856761B0FA22F618928BA56FC4D1C972E402  (1 row)    postgres=# SELECT  UPPER(ENCODE(ENCRYPT(DECODE('6999217001930000722099991','escape'),'DATAENCRYPTIONYH'::bytea,'aes-cbc'::text),'hex'))::text ;                                upper                                 ------------------------------------------------------------------   BE298AD86D3ADA917C5831A1EA7C856761B0FA22F618928BA56FC4D1C972E402  (1 row)  

2、mode=ecb

postgres=# SELECT  UPPER(ENCODE(ENCRYPT(DECODE('6999217001930000722099991','escape'),'DATAENCRYPTIONYH'::bytea,'aes-ecb'::text),'hex'))::text ;                                upper                                 ------------------------------------------------------------------   BE298AD86D3ADA917C5831A1EA7C8567EB01669E109F443A90D7EEABA3343E3A  (1 row)  

解密时，如果使用ecb加密的串，用cbc来解密，显然得到的结果是不对的，反之亦然

postgres=# select encode(decrypt(ENCRYPT(DECODE('6999217001930000722099991','escape'),'DATAENCRYPTIONYH'::bytea,'aes-ecb'::text), 'DATAENCRYPTIONYH'::bytea, 'aes-ecb'), 'escape');            encode             ---------------------------   6999217001930000722099991  (1 row)    postgres=# select encode(decrypt(ENCRYPT(DECODE('6999217001930000722099991','escape'),'DATAENCRYPTIONYH'::bytea,'aes-cbc'::text), 'DATAENCRYPTIONYH'::bytea, 'aes-cbc'), 'escape');            encode             ---------------------------   6999217001930000722099991  (1 row)    postgres=# select encode(decrypt(ENCRYPT(DECODE('6999217001930000722099991','escape'),'DATAENCRYPTIONYH'::bytea,'aes-ecb'::text), 'DATAENCRYPTIONYH'::bytea, 'aes-cbc'), 'escape');                               encode                               ----------------------------------------------------------------   6999217001930000\211\x1B\270\350T\x03\343\250M_6\246\355{\202`  (1 row)  

小结

如果你发现同样用到了AES算法加密，但是得到的加密串不一样，那么请注意两者用的mode, padding是否一致，如果不一致，结果肯定是不一样的。

解密与加密的算法、MODE、PADDING都需要一样，才能保证正常的解密。

如果你的ORACLE或MYSQL用了ecb mode，那么在PostgreSQL, Greenplum中解密时，请务必使用同样的mode来解密。

原文链接