Question

RFC 7539定义其AEAD构造如下：

chacha20_aead_encrypt(aad, key, iv, constant, plaintext):
   nonce = constant | iv
   otk = poly1305_key_gen(key, nonce)
   ciphertext = chacha20_encrypt(key, 1, nonce, plaintext)
   mac_data = aad | pad16(aad)
   mac_data |= ciphertext | pad16(ciphertext)
   mac_data |= num_to_4_le_bytes(aad.length)
   mac_data |= num_to_4_le_bytes(ciphertext.length)
   tag = poly1305_mac(mac_data, otk)
   return (ciphertext, tag)

另一方面，libsodium的实现如下：

chacha20_aead_encrypt(aad, key, iv, constant, plaintext):
   nonce = constant | iv
   otk = poly1305_key_gen(key, nonce)
   ciphertext = chacha20_encrypt(key, 1, nonce, plaintext)
   mac_data = aad
   mac_data |= num_to_8_le_bytes(aad.length)
   mac_data |= ciphertext
   mac_data |= num_to_8_le_bytes(ciphertext.length)
   tag = poly1305_mac(mac_data, otk)
   return (ciphertext, tag)

基本上，libsodium在其Poly1305遍上不使用填充并交错数据和元数据（其长度）。由于块对齐问题，这对优化非常不利：在计算其他数据的MAC之后，不需要对下一个数据进行块对齐，因此您不能使用高度优化和交错的Chacha20-Poly1305构造。

此决定背后的原因是什么？

Answer 1

引用https://download.libsodium.org/doc/secret-key_cryptography/aead/chacha20-poly1305“ libsodium实现了ChaCha20-Poly1305结构的三个版本”。前两个如下：

原始结构可以安全地用相同的密码加密2 ^ 64条消息密钥（大多数协议甚至更多），对大小没有任何实际限制一条消息（对于128位标签，最多2 ^ 64字节）。
IETF变体。它可以安全地加密几乎无限数量的消息，但单个消息不能超过64 *（2 ^ 32）-64字节（大约256 GB）。

您描述的是“原始结构”。如您所见，原始结构支持的随机数小于IETF版本（64位与96位），并且AEAD结构也不同。

我的猜测：“原始结构”是在编写IETF RFC之前开发的。 libsodium基于https://en.wikipedia.org/wiki/NaCl_(software)，该版本最初于2008年发布。IETFRFC于2015年编写。

实施libsodium AEAD的决策

1 个答案: