encryption - 如何在非对称加密(libsodium)中使用随机数？

Question

我正在编写一个应用程序，用户可以在其中通过端到端加密在设备之间进行通信。为此，我使用 libsodium 加密库。非对称加密函数 crypto_box(...) 需要一个随机数作为参数之一。

我对如何处理随机数有点困惑。发给一个人的每条消息都需要使用不同的随机数加密吗？这似乎不正确，因为我必须将使用过的随机数存储在具有公共(public)访问权限的服务器上，攻击者可以再次使用其中一个使用过的随机数。

从 A 发送到 B 的所有消息都具有不同的 nonce 就足够了吗？

有人可以向我解释一下吗。

Answer 1

使用给定的共享 key 发送的每条消息都需要唯一的随机数。随机数不必是 secret 的；一个简单的计数器完全可以；即使相同的消息被发送两次，更改随机数中的单个位也会使密文看起来完全不同。

什么是共享 secret ？它是根据(A 的 key ，B 的公钥)或(A 的公钥，B 的 key )计算得出的 key 。 A 和 B 根据他们拥有的内容执行不同的计算，但最终得到相同的共享 key 。
crypto_box 中使用的共享 secret 长度为 256 位。这是巨大的。您可以放心地认为，每个“对话”的共享 secret 都是独一无二的。

因此，(A, B)、(A, C) 和 (C, B) 可以使用相同的随机数安全地交换消息。
但是如果 A 使用给定的 nonce 向 B 发送消息，则 B 不能使用相同的 nonce 向 A 发送消息。对于 A 和 B 之间的对话期间交换的所有内容，Nonce 必须是唯一的。

所以，一个简单的计数器就可以了。让 A 选择偶数，将奇数留给 B，在发送每条消息后将随机数增加 2，然后你就可以开始了。

但是 crypto_box 中使用的密码施工实际上有一个非常大的随机数。 192 位。

这意味着，如果您忽略我写的所有内容，并且每次发送消息时都随机选择一个随机数，那么发生冲突的可能性非常小，您可以放心，它在实践中永远不会发生。

Sodium 中包含的一些流密码(AES128-CTR、ChaCha20、Salsa20)具有更短的随机数，并且需要计数器以避免冲突。这就是为什么它们位于文档的“高级”部分。

但与 crypto_box和 crypto_secretbox ，每次只选择一个随机数(randombytes_buf(nonce, sizeof nonce))，你就安全了。