加密是以某种特殊算法改变原有的信息数据,也就是将明文加密成密文。而我们今天要了解的加密技术可以保证加密后的密文格式与加密前的明文格式完全相同,它就是格式保留加密技术。

格式保留加密技术简介

格式保留加密英文名为Format-Preserving Encryption,简称FPE,也称为保形加密,它可以对数据进行加密,同时保持原始数据的格式不变。

一般的加密算法会将原始数据转换成不可读的密文,而FPE算法则可以在不改变数据格式的前提下,对数据进行加密和解密,使得加密后的数据依然具有原有的特征。

格式保留加密技术

格式保留加密技术的原理

格式保留加密是一种基于同态加密的技术,它完全保留了明文结构,且能够把明文和密文同时形成相同的结构,并且当密钥不合法时,不能够识别明文,即使攻击者可以获得密文,也不能获得明文。

格式保留加密技术的过程

FF1(Format-Preserving Feistel 1)是一种常见的格式保留加密算法。它基于Feistel网络结构,通过多次迭代的加密和解密过程,将输入的明文数据加密成与原始格式相同的密文。FF1算法主要由以下几个步骤组成:

分组与分割

首先,将输入的数据分成两个等长的分组,左分组和右分组。接着,将右分组按照指定的格式进行分割,得到若干个子数据。

迭代

FF1算法通过多轮的迭代来实现数据的加密和解密。每一轮迭代包括以下几个步骤:

  1. 将右分组与当前迭代轮数进行异或运算,得到新的右分组。
  2. 将新的右分组作为输入,通过调用可逆的置换函数进行加密或解密。
  3. 将加密或解密后的结果与左分组进行异或运算,得到新的左分组。
  4. 交换左分组和右分组的值,进行下一轮迭代。

合并与输出

经过多轮迭代后,最后得到的左分组和右分组进行合并,得到最终的密文或明文。解密时,可以使用相同的迭代次数和相同的密钥对密文进行解密。

格式保留加密技术

格式保留加密技术的应用

由于FPE保持密文和明文具有相同格式的特征,因此特别适用于数据脱敏领域。一方面FPE是一种加密方式,可以对敏感数据(例如手机号码、身份证号码、银行卡号等)进行加密存储,可以有效降低因黑客入侵导致的敏感信息泄露。

另一方面基于FPE实现数据脱敏在一定程度上可以替换传统基于掩码的数据遮蔽方案,并对敏感数据进行伪装转换,使得加密后的数据看起来和真实数据一模一样,在测试、开发、外包等环境中使用更加友好。

格式保留加密技术

格式保留加密技术的优缺点

优点

  • 保持原始数据的格式不变,方便后续处理和操作。
  • 可逆的加密和解密过程,方便数据的还原和恢复。
  • 安全性较高,通过适当选择参数和密钥长度,可以保护数据的机密性。

缺点

  • 运算复杂度较高,特别是在处理大量数据时,性能可能会受到一定影响。
  • 对于某些特定的数据格式,可能存在一定的限制和局限性。

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