关于 Java 文件加密性能的建议答案

【问题标题】：Advise on file encryption performance in Java关于 Java 文件加密性能的建议
【发布时间】：2012-01-29 19:38:59
【问题描述】：

我正在做一些文件加密相关的工作。我能够加密/解密文件，但面临一个主要的性能问题。当我简单地读/写一个 700 MB 大小的视频文件时，我的代码以大约 27-28 MB/s 的速度执行。但是当我执行加密时（我目前正在使用 PBEWithMD5AndDES，我稍后会更改）代码显示速度为 9 MB/s。请告知我在哪里可以改进。

代码sn-p：

    int c = 0, BUF_SIZE = 8192;
    byte[] b = new byte[BUF_SIZE];
    FileInputStream fis;
    DataInputStream dis;
    FileOutputStream fos;
    DataOutputStream dos;
    CipherOutputStream cos;


    try {
        // Create PBE parameter set
        pbeParamSpec = new PBEParameterSpec(salt, iterationCount);

        // Create PBE Cipher
        Cipher pbeCipher = Cipher.getInstance(algorithm);

        // get key
        key = generateKeyFromPassword(password);

        // Initialize PBE Cipher with key and parameters
        pbeCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, pbeParamSpec);

        fis = new FileInputStream(inFile);
        dis = new DataInputStream(fis);
        fos = new FileOutputStream(outFile);
        dos = new DataOutputStream(fos);
        cos = new CipherOutputStream(fos, pbeCipher);


        while ((c = dis.read(b)) > 0) {
            cos.write(b);
            //dos.write(b);
        }

        fis.close();
        dis.close();
        //dos.close();
        cos.close();


    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }

未加密的统计数据：
速度约为 27.97 MB/s
准确时间 = 25.02 秒
文件大小 = 700 MB

加密统计：
速度约为 9.69 MB/s
准确时间 = 72.171 秒
文件大小 = 700 MB

【问题讨论】：

您是否尝试过其他块密码，例如 AES？
你有什么样的CPU？正确完成后，即使在较旧的硬件上，AES 加密也应超过 30MB/s。
我正在开发 CPU：intel i3 @ 2.27 GHz 操作系统：Ubuntu 10.10
较新的英特尔 i 处理器具有针对此类任务进行了优化的加密指令集。也许这会给你一个巨大的速度提升。 software.intel.com/en-us/articles/…
@Thomas 我的 i3 没有 AES 指令，但即使没有它们，我也希望他的计算机上的 AES 的每个核心 >50MB/s。

标签： java performance encryption

【解决方案1】：

首先：如果可能的话，不要自己做。加密非常（非常！）容易以导致结果不安全的方式搞砸。如果可能，请使用外部组件或库来完成尽可能多的加密工作。

其次，如果您要像现在一样自己执行此操作，请不要使用 DES。 DES 不再是足够强大的密码。 Triple-DES 可以，但您真正想要使用的是 AES。它被认为是安全的，在设计过程中牢记现代 CPU，您可以选择密钥长度以平衡安全性与性能，并且现代 CPU 具有 AES (AES-NI) 硬件加速。（我不知道 Java 是否使用这个，但如果没有，它肯定会在未来开始使用，而 Triple-DES 的可能性为零。）

第三，您一次读取和写入一个字节。虽然加密在任何情况下都将是 CPU 密集型的，但按照您现在的方式进行操作将比必要的速度慢。通过 4kB 左右的byte[] 读写应该会看到更好的性能。

【讨论】：

【解决方案2】：

尝试用缓冲输入流包装数据输入流。还可以查看 link 以比较 java 中不同算法的性能。 AES 确实会产生比 DES 快得多的结果。

【讨论】：

【解决方案3】：

加密只是 CPU 密集型的。也许您可以找到一个更高效的实现并减少几个 % 的运行时间，或者使用专用硬件引擎并花几美元获得更好的性能。

我要确保的第一件事是，您的应用程序能够应对这样一个事实，即这将需要一段时间。这意味着将加密置于后台操作中，在使用之前准备内容以及类似的设计考虑。

【讨论】：

10MB/s 非常慢，即使使用加密也是如此。使用多线程和 AES，我的 i3 2.6 GHz 管理 200MB/s。但我不熟悉 DES 的性能特点。
@thinksteep “削减几个 %”对我来说听起来像是有效的英语。无需修复。
@CodeInChaos AES 比 DES 快一点（也更安全），现代 CPU 对 AES 指令有明确的硬件支持，与通用硬件相比，它提供了巨大的加速。所以你得到 200MB/s 或更多也就不足为奇了 - 实际上它相当低，i3 不支持 AES-NI 吗？
至少我的 i3 不支持 AES-NI。而且我知道 AES 比 TripleDES 快得多，但我不知道它与普通 DES 相比如何。
嗯，不同之处在于 DES 的速度是 3DES 的三倍，我不知道 AES 是否可以匹配（可能会）但是 DES 无论如何都没有提供任何真正的加密，尤其是在那种大小的文件。

【解决方案4】：

您是否尝试过BouncyCastle 作为替代方案？我在任何地方都看到使用 Java 加密技术，它被用来代替内置 API。

【讨论】：