加密连续/小UDP数据的最佳实践

Question

我有一个应用程序，我必须使用UDP通过网络每秒发送几个小数据。应用程序需要实时发送数据（无需等待）。我想加密这些数据，并确保我所做的事情尽可能安全。

由于我使用UDP，因此无法使用SSL / TLS，因此我必须单独加密每个数据包，因为协议是无连接/不可靠/不受管制的。

现在，我使用的是来自用户的密码短语的128位密钥，以及使用CBC模式的AES（使用AES-CBC的PBE）。我决定使用带密码的随机盐来获取128位密钥（防止对密码短语进行字典攻击），当然还要使用IV（以防止对数据包进行统计分析）。

然而，我担心的事情很少： 每个数据包包含少量数据（如每个数据包的几个整数值），这将使加密数据包容易受到已知明文攻击（这将导致更容易破解密钥）。此外，由于加密密钥来自密码短语，这将使密钥空间更少（我知道盐将有所帮助，但我必须通过网络发送盐一次，任何人都可以得到它）。鉴于这两件事，任何人都可以嗅探并存储发送的数据，并尝试破解密钥。虽然这个过程可能需要一些时间，但一旦密钥被破解，所有存储的数据都将被解密，这对我的应用程序来说将是一个真正的问题。

所以我的问题是，使用无连接协议（UDP）发送/加密连续小数据的最佳做法是什么？ 我的方式是最好的方式吗？ ...流入？ ...过度破坏？

请注意，我不是要求100％安全的解决方案，因为没有这样的事情。

Answer 1

你有几个选择。您可以使用DTLS，它是适用于数据报的TLS版本。它在RFC中指定，并在openssl库中实现。您还可以使用IKE / IPsec协议并使用IPsec部分的UDP封装。通常，IPsec在操作系统级别可用。您还可以使用OpenVPN，它看起来是用于密钥交换的TLS和基于UDP的专有数据包加密协议的混合体。

Answer 2

如果问题是数据太小，那么用随机字节扩展数据怎么样？这将使明文难以猜测。

Answer 3

这个问题有点陈旧，但使用One Time Pad类型方法呢？您可以使用安全可靠的传输机制（如HTTPS）将一次性密钥从服务器传输到客户端。可能有两组密钥 - 一组用于客户端切断，一组用于服务器到客户端。然后，每个数据报将包括序列号（用于标识一次性密钥），然后包括加密的消息。由于每个密钥仅用于一个数据报，因此不应暴露于小数据问题。也就是说，我不是这方面的专家，所以在使用它之前一定要检查一下这个想法......

Answer 4

使用Ecdh密钥交换（使用密码加密客户端私钥;留在客户端上）而不是密码。这是一个非常强大的关键。

Aes cbc对你没有帮助;消息太短，您想要防止重播攻击。使用计数器填充64位消息（两个整数）（从0开始）64位表示可以发送2 ^ 64条消息。加密块两次（aes ecb）并发送e（k; m | count）| e（k; e（k; m | count））。接收器仅接受单调递增计数，其中第二个块是第一个块的加密。这些是32字节的消息，适合udp数据包。

如果2 ^ 64条消息太小;看看你的消息是否可以更小（3字节整数表示计数器可以是80位）;或者一旦你接近极限（比如2 ^ 64-2 ^ 32），就回到步骤1（至少一方的新私钥）。

Answer 5

您总是可以生成一对新的 IV 并将它们与数据包一起发送。

Answer 6

如今，一个好的流密码是要走的路。 ChaCha20 使用 AES 作为密钥流。块密码是需要填充的密码。

那只是图片的一部分。不要推出自己的加密货币。 DTLS 可能是一个成熟的选择。还可以考虑 QUIC，它现在正在网络上普遍可用。