Java:摆脱 `Cipher.init()` 开销

Question

我需要提高以下方法的性能:

private byte[] decrypt(final byte[] encrypted, final Key key) throws ... {
    this.cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
    return this.cipher.doFinal(encrypted);
}

cipher 对象(“AES/ECB/NoPadding”)在构造函数中被初始化，因此它可以被重用。使用 ECB 是因为 encrypted 数组将始终只包含 16 个字节的数据(即 1 个数据 block )。使用 128 位 key 。

此方法被调用数百万次以解密 16 字节 block ，每次使用不同的 key 。例如。该方法是这样调用的:

final List<Key> keys = List with millions of keys
final byte[] data = new byte[] { ... 16 bytes of data go here ...}

for (final Key key : keys) {
    final byte[] encrypted = decrypt(data, key);

    // Do something with encrypted
}

Cipher.init() 占用了 decrypt 方法的大部分时间，因为数据非常小。 IE。在超过 1200 万次调用中，Cipher.init() 平均耗时 3 微秒，而 Cipher.doFinal() 平均耗时 < 0.5 微秒。

• Cipher.init() 需要这么长时间？
• 有什么方法可以仅使用 Java 来加速这段代码吗？例如，利用我将始终只解密单个数据 block 这一事实？
• 使用 C/C++ 实现并使用 JNI 调用它会更快吗？如果是这样，是否有任何完善的图书馆？

我使用 JDK 1.8.0_73，我的处理器支持 AES-NI。

Answer 1

What takes so long in Cipher.init()?

在初始化期间，用户提供的 key 数据被扩展为加密和解密例程使用的 session key 。

Is there any way to speed up this code using Java only? For instance by taking advantage of the fact I will be decrypting always only a single block of data?

是的，但这需要重写 AES 算法的基本部分。您可以在 AESCrypt.java 的 JDK 源代码中找到它.

或者，您可以存储预初始化密码列表而不是 key 。

Would it be faster to use a C/C++ implementation and call it using JNI? If so, is there any well-established library for that?

很可能，是的。 libcrypto 是 OpenSSL 的一部分，这将有所帮助。 Here is an example .