一分钟学习数据安全——白盒加密及安当应用

 

白盒加密作为一种先进的加密技术，在数据安全、通信安全和信息隐私保护等多个关键领域都有应用。这次的一分钟，让您快速了解一下白盒加密的概念，以及安当产品中的白盒加密应用。

一、什么是白盒加密

简单来说，白盒加密是一种特殊的加密方法，旨在白盒环境下抵御攻击。白盒加密属于对称加密，能够在攻击者完全控制整个操作过程且算法细节完全可见的环境下，依然保持加密数据的安全性。这个攻击者对主机和软件具有完全控制权，软件动态执行过程是可见的，攻击者可以自如地观察动态密码运行过程，并获取内部算法的详细内容的环境，就叫做白盒环境。

白盒加密将算法和密钥紧密捆绑在一起，通过算法和密钥生成一个加密表和一个解密表。加密和解密过程不再依赖于原来的加解密算法和密钥，而是独立使用这些表进行查找和转换。基于这个特点，白盒加密相比较传统加密算法就有以下几个特点：

1）算法与密钥捆绑：传统的加密算法中算法和密钥是独立的，但白盒加密将它们紧密结合，从而有效隐藏密钥并混淆加密逻辑。

2）查表法实现：白盒加密的一种实现思路是将算法完全用查表来替代。由于算法和密钥已知，因此可以将它们固化成查表形式，用于加密和解密过程。

3）空间开销：由于需要将加密和解密的算法固化到表格中，白盒加密会增加空间开销。

可见白盒加密的安全性主要依赖于算法本身的复杂度和保密性，以及密钥的保密性。白盒加密能够在白盒环境下提供一定程度的保护。典型的CIA应用中，完全可以使用白盒加密技术来增强数据安全。比如：

1）数据传输：在数据传输过程中，可以使用白盒加密算法对数据进行加密，以保护数据的安全性。

2）存储加密：在数据存储过程中，同样可以利用白盒加密算法来保护数据的安全性。

3）云计算：在云计算环境中，白盒加密算法可用于保护用户数据的安全性，确保数据在传输和存储过程中的机密性和完整性。

4）通信安全：在通信过程中，白盒加密算法可用于加密通信数据，防止信息泄露。

白盒加密虽然能够防止密钥明文泄漏，但无法阻止别人调用解密方法。因此，在使用白盒加密时，需要结合其他安全措施来增强整体安全性。白盒加密主要适用于对称加密场景，对于公开密钥算法（如RSA、ECC）并不适用。这是因为公开密钥算法的密钥泄露对安全性的影响相对较小，而对称加密的密钥泄露则可能导致严重的安全问题。

二、静态白盒与动态白盒

白盒算法实现方法多样，安全性也各不相同，目前没有一致的实现方案，大致可以分为静态白盒和动态白盒两种。与标准算法的差异主要如下图：

1、静态白盒加密技术

静态白盒加密是指将密码算法与特定的密钥相结合，经过白盒密码技术处理后，形成具有特定密码功能（如加密、解密）的密码算法库，即白盒库。在白盒攻击环境下，静态白盒加密技术通过复杂的变换和混淆，将密钥嵌入到算法中，使得攻击者难以从加密或解密过程中提取出原始密钥。

静态白盒加密技术中的密钥与算法紧密结合，形成固定的白盒库。因此，每次使用不同的密钥时，都需要重新生成白盒库。由于密钥与算法紧密结合，所以更新密钥需要重新生成整个白盒库，这增加了管理的复杂性和成本。

2、动态白盒加密技术

动态白盒加密技术则是指白盒库生成后，不需要再更新密钥。原始密钥经过同样的白盒密码技术转化为白盒密钥，该密钥可以与相匹配的白盒库进行正常的加密或解密操作。动态白盒加密技术同样采用混淆和隐藏密钥的策略，但它在密钥管理和更新方面更加灵活。一旦白盒库生成，就可以使用固定的白盒密钥进行多次加密或解密操作，而无需重新生成白盒库。

动态白盒加密技术中的密钥可以独立于算法进行管理和更新。一旦白盒库生成，就可以使用不同的白盒密钥进行加密或解密操作。动态白盒加密技术允许在不重新生成白盒库的情况下更新密钥。这降低了管理的复杂性和成本，并提高了系统的灵活性。

3、两者有哪些差异

静态白盒：适用于需要高度安全性的场景，如金融交易、敏感数据传输等。由于每次使用不同的密钥都需要重新生成白盒库，因此它更适合于密钥更新频率较低的环境。提供了较高的安全性，因为密钥与算法紧密结合，难以被攻击者提取。

动态白盒：适用于需要频繁更新密钥或在不同平台上使用相同密钥的场景。由于它允许在不重新生成白盒库的情况下更新密钥，因此它更适合于动态和多变的环境。提高了系统的灵活性和效率，降低了密钥管理的复杂性和成本。同时，它仍然保持了较高的安全性，因为白盒密钥是安全的，攻击者不能通过分析白盒密钥得到任何关于原始密钥的信息。

三、安当典型应用

白盒加密能够一定程度防止密钥明文泄露，在软件保护场景中可以防止软件被逆向工程、代码注入等攻击，从而保护软件的完整性和安全性。

安当的安全产品运行于客户环境中，在保护客户数据安全的同时，安全软件自身也同样需要保护。典型的应用有如下两种：

1、通过白盒加密混淆和隐藏软件中的关键内容，当面临逆向工程时，攻击者难以理解和分析软件的工作原理。即使攻击者获取了软件的二进制代码，也难以通过逆向工程手段还原出原始的源代码和设计逻辑。

2、白盒加密通过将软件中的关键部分进行加密和混淆，使得攻击者难以定位并注入恶意代码。即使攻击者成功注入了恶意代码，由于加密和混淆的存在，恶意代码也难以正常运行或达到预期的攻击效果。

白盒加密与安当的访问控制、密钥管理机制相结合能够形成多层次的安全防护体系保护安当数据安全软件自身的安全。同时，安当也可以通过客户端或者SDK的方式，开放接口给客户的业务系统。尤其企业级软件中，可以通过安当加密客户端，保护软件中的商业机密和敏感数据，通过加密和混淆软件中的关键部分，确保这些数据在存储和传输过程中的安全性，防止泄露给竞争对手或恶意第三方。

四、综述

白盒加密在软件保护中具有显著的优势，但在实际应用中仍需注意以下几点：

1）选择合适的加密算法和密钥管理方案：确保加密算法具有足够的安全性和强度，同时密钥管理方案应能够防止密钥泄露和滥用。

2）定期进行安全评估和更新：随着技术的不断发展，新的攻击手段可能不断出现。因此，需要定期对软件进行安全评估和更新，以确保其安全性得到持续保障。

3）结合其他安全机制：白盒加密可以与其他安全机制相结合，如访问控制、身份验证等，共同构成多层次的安全防护体系，提高软件的整体安全性。

安当致力于解决企业业务系统的各种数据安全需求，持续研究安全领域的各种先进技术，并提供产品化接口，帮助客户持续地优化自身业务系统，保护数据资产。

文章作者：延帅 ©本文章解释权归安当西安研发中心所有