加密功能及软件介绍-2

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已于 2024-09-10 09:23:15 修改

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文章标签： linux 运维加密 encryption AES SM2/3/4

于 2024-09-07 14:32:59 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/lwexin/article/details/141995538

硬件加密

硬件加密相当于给硬盘数据加了一把物理锁（硬件），这把物理锁需要一把电子钥匙，这种方式采用的是更具整体性的方法来给用户数据加密。

SED

例如自加密硬盘（SED）使用了硬件加密，其配备板载AES加密芯片，该AES加密芯片在数据写入NAND介质前加密数据，并在从NAND介质读取数据前解密数据。硬件加密有个习惯特点，它位于硬盘上安装的操作系统和系统BIOS之间。当对硬盘进行首次加密时，AES加密芯片会生成加密密钥并将其存储在NAND闪存中；当系统首次启动时，将自定义BIOS会加载并要求提供用户密码，此时输入正确的密码后，会解密硬盘中的内容并授予操作系统和用户数据访问权限。

自加密硬盘（SED）还利用板载加密芯片实现数据动态加密与解密，该加密芯片负责在数据写入NAND闪存前将数据加密，并在读取数据前将数据解密，这个加密流程不用主机CPU不参与，因此可以保证了主机CPU不会因为软件加密而导致性能损失。为了提高秘钥检索难度，以及不易遭到低级攻击，可以采取的一种方法是当系统启动时，加密密钥存储在固态硬盘的板载内存中，这样的硬件加密方法对用户来说是不可见的，数据安全性更好。硬件加密的好处是基本不影响主机运行的性能，而硬件加密也无法被关闭，外人进不来窃取数据。

软件加密VS硬件加密

软件加密与硬件加密各有各的特点，总得来说，软件加密是通常是具有成本优势的一种加密方式，但是软件加密通常会增添一些额外的步骤——数据需要加密并在用户需要访问数据时解密，会影响主机CPU的运行效率；而硬件加密需要增加或集成AES加密芯片等硬件，成本会增加，但是硬件加密会更提供更加强大的安全解决方案，通过加密芯片对硬盘中的数据进行加密，使湿度转换成不可识别的数据块，这种方式基本不影响主机CPU和读写速度，因此大多数带有加密功能的移动固态硬盘或固态硬盘都是常用硬件加密的方式。

至于选择何种加密方式，这要基于数据安全等级、使用环境、技术能力、需求、预算等各方面进行选择。对于用户来说，了解相关加密技术的特点及差异是很有必要的，有助于用户对安全举措的效力和效率理解更深。

软件加密

优点

几乎与所有存储设备兼容

可以选择加密某些文件夹或分区

可选性强

缺点

降低系统性能

加大SSD的磨损

安全系数较其他形式低

需要很长时间来加密和解密数据

硬件加密

优点

安全

不影响CPU性能

简单快捷地启用或禁用

缺点

兼容性不高

其他名词解释

加解密算法

AES

AES加密算法（Advanced Encryption Standard）是一种对称加密算法，也称为高级加密标准。它是由美国国家标准与技术研究院（NIST）于2001年发布，作为DES 加密算法的替代方案。AES加密算法使用128位、192位或256位密钥对数据进行加密和解密，具有高强度、高速度和易于实现等优点。

AES加密算法的原理是什么？

密钥扩展

根据AES密钥长度进行密钥扩展，生成多个轮密钥。

初始轮

将明文数据分成128位块，并与第一个轮密钥进行异或操作。

多轮加密

重复进行多轮加密操作，每轮操作包括四个步骤：字节替换：将每个字节映射到另一个字节，使用S-Box进行替换。行移位：对每个128位块的行进行循环左移，第一行不移动，第二行左移1个字节，第三行左移2个字节，第四行左移3个字节。列混淆：对每个128位块的列进行混淆，使用固定矩阵进行乘法运算。轮密钥加：将每个128位块与下一个轮密钥进行异或操作。

最终轮

最后一轮加密后，将128位块与最后一个轮密钥进行异或操作。

输出

输出所有块的加密结果作为密文。