为 AES/GCM 重复使用 PBKDF2 盐作为 IV：危险吗？

Question

我正在开发一个加密实用程序类，可重复用于常见操作。

一种非常常见的情况是使用用户提供的密码加密明文。
在这种情况下，我使用 PBKDF2 导出有效的 AES 密钥，然后在 GCM 模式下使用它来加密明文。

一些代码：

// IV_LEN = 96
// ITERATIONS = 1000 ~ 4000
// KEY_LEN = 128 ~ 256
// TAG_LEN = 128
public static String encrypt(byte[] plain, char[] password) throws GeneralSecurityException
{
    SecureRandom rng = SecureRandom.getInstanceStrong();
    byte[] iv = new byte[IV_LEN / 8];
    rng.nextBytes(iv);

    SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("PBKDF2WithHmacSHA512");
    SecretKey derivedKey = factory.generateSecret(new PBEKeySpec(password, iv, ITERATIONS, KEY_LEN));
    SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(derivedKey.getEncoded(), "AES");

    Cipher c = Cipher.getInstance("AES/GCM/NoPadding");
    c.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, new GCMParameterSpec(TAG_LEN, iv));

    byte[] encrypted = c.doFinal(plain);

    Encoder encoder = Base64.getUrlEncoder().withoutPadding();

    return encoder.encodeToString(iv) + ":" + encoder.encodeToString(encrypted);
}

目前，我也在使用 PBKDF2 salt（96 位 - SecureRandom）作为 AES/GCM 加密的 IV。

salt 和 IV 都可以公开，但不应重复使用。

是否应该理解它们不应该在同一个功能/服务/算法中重复使用，或者它们不应该在任何地方重复使用？

修改这个方法很容易生成不同的盐和IV，但是有这样做的理由吗？

谢谢

Answer 1

请注意，您可能不需要重新生成随机 IV，只要您更改盐和生成的密钥。如果您每次（重新）加密时都不更改盐，那么您确实需要单独的 IV，否则您可能会将信息泄露给对手。

您可以保持盐和 IV 相同。但通常更容易从密码和盐中导出 IV 以及密钥。如果您将 PBKDF2 与 SHA-512 散列一起使用，这很容易：只需从生成的散列中取出 128、192 或 256 位 AES 密钥，然后再取另外 128 位作为 IV 并使用它。

如果您需要多个密钥或者如果您使用较小的散列，那么您可能需要从 PBKDF2 的结果中派生更多的密钥。在这种情况下，最好将 PBKDF2 的结果标记为主密钥，并从中执行 N 个密钥派生，每个密钥一个，IV 一个。你可以使用例如HKDF 为此，Bouncy Castle 有一个实现（为此我提供了初始源代码）。