名称

CryptX - 加密工具包

概要

CryptX 是发行版的入口点。在正常代码中，请加载下面列出的具体模块之一。

## one-shot hashing
use Crypt::Digest qw(digest_data_hex);
my $sha256 = digest_data_hex('SHA256', 'hello world');

## classic AES-CBC encryption with padding
use Crypt::Mode::CBC;
my $cbc = Crypt::Mode::CBC->new('AES');
my $iv = random_bytes(16); # 16-byte AES block-size IV
my $cbc_ciphertext = $cbc->encrypt('hello world', $key, $iv);

## authenticated encryption (AEAD) with AES
use Crypt::AuthEnc::GCM qw(gcm_encrypt_authenticate);
my $key = random_bytes(32);   # 32-byte AES-256 key
my $nonce = random_bytes(12); # 12-byte unique nonce
my ($ciphertext, $tag) = gcm_encrypt_authenticate('AES', $key, $nonce, 'header', 'hello world');

## message authentication
use Crypt::Mac::HMAC qw(hmac_hex);
my $mac = hmac_hex('SHA256', $key, 'hello world');

## secure random data + UUID helpers
use Crypt::PRNG qw(random_bytes random_string);
use Crypt::Misc qw(random_v4uuid random_v7uuid);
my $salt = random_bytes(16);
my $token = random_string(24);
my $uuid4 = random_v4uuid();
my $uuid7 = random_v7uuid();

## classic password-based key derivation
use Crypt::KeyDerivation qw(pbkdf2);
my $dk = pbkdf2('password', $salt, 100_000, 'SHA256', 32);

## bare stream cipher (authenticate separately)
use Crypt::Stream::ChaCha;
my $stream = Crypt::Stream::ChaCha->new($key, $nonce);
my $stream_ciphertext = $stream->crypt('hello world');

## modern signatures
use Crypt::PK::Ed25519;
my $signer = Crypt::PK::Ed25519->new->generate_key;
my $sig = $signer->sign_message('hello world');
my $ok = $signer->verify_message($sig, 'hello world');

## key agreement
use Crypt::PK::X25519;
my $alice = Crypt::PK::X25519->new->generate_key;
my $bob = Crypt::PK::X25519->new->generate_key;
my $shared_secret = $alice->shared_secret($bob);

描述

Perl 密码学模块，构建于随附的 LibTomCrypt 库之上。该发行版还包含 Math::BigInt::LTM，一个基于随附的 LibTomMath 库构建的 Math::BigInt 后端，该库由 LibTomCrypt 内部使用。

此模块主要作为顶层发行版/文档页面。实际使用时，请使用下面列出的具体模块之一。

算法选择指南

认证加密（AEAD）

对于新设计，建议优先使用认证加密（AEAD），而非裸加密模式：

ChaCha20-Poly1305 (Crypt::AuthEnc::ChaCha20Poly1305) - 快速、恒定时间，广泛部署（TLS 1.3、WireGuard、SSH）。将其作为默认的 AEAD 选择。
XChaCha20-Poly1305 (Crypt::AuthEnc::XChaCha20Poly1305) - 24 字节 nonce 的扩展变体。当 nonce 随机生成时，优先选择它而不是 ChaCha20-Poly1305。
AES-GCM (Crypt::AuthEnc::GCM) - AES 的标准 AEAD 模式。在现代 CPU 上具有硬件加速。需要唯一 nonce；nonce 重用会彻底破坏安全性。
AES-SIV (Crypt::AuthEnc::SIV) - 确定性 AEAD，抗 nonce 误用。速度稍慢，但在无法保证 nonce 唯一性时更安全。
AES-GCM-SIV (Crypt::AuthEnc::GCMSIV) - 抗 nonce 误用的 AEAD（RFC 8452）。比 AES-SIV 更快；当你需要类似 GCM 的性能并兼具 nonce 重用安全性时，选择它。
AES-OCB (Crypt::AuthEnc::OCB) - 非常快速的单遍 AEAD。请检查您所在司法辖区的专利状态。
AES-EAX (Crypt::AuthEnc::EAX) - 基于 CTR+OMAC 的两遍 AEAD。无专利，无 nonce 长度限制。
AES-CCM (Crypt::AuthEnc::CCM) - 用于 WiFi（WPA2）和蓝牙。需要预先知道明文长度。

密码学安全随机数与 UUID

随机字节 / 字符串 (Crypt::PRNG) - 用于盐、密钥、nonce、令牌以及任何其他秘密随机值。函数式辅助方法 random_bytes、random_bytes_hex、random_bytes_b64、random_bytes_b64u、random_string 和 random_string_from 覆盖了大多数用例。OO API 和特定算法的包装器（Crypt::PRNG::ChaCha20、Crypt::PRNG::Fortuna 等）主要用于确定性流或与特定 PRNG 的互操作。
UUID（Crypt::Misc 中的 "random_v4uuid"、Crypt::Misc 中的 "random_v7uuid"）- 使用 random_v4uuid 生成不透明的随机标识符。当您需要大致按创建时间排序（毫秒粒度）的标识符时，使用 random_v7uuid。UUID 是标识符，不能替代秘密随机字节。

流密码

流密码逐字节加密数据，无需块填充。对于大多数应用程序，请优先选择 AEAD 模式（见上文），它将加密与认证捆绑在一起。仅当您单独处理认证时才使用裸流密码。

ChaCha (Crypt::Stream::ChaCha) - 默认的流密码选择。与 ChaCha20-Poly1305 相同的核心，但没有内置 MAC。
XChaCha (Crypt::Stream::XChaCha) - ChaCha 的 24 字节 nonce 扩展变体。当 nonce 随机生成时优先选择。
Salsa20 / XSalsa20（Crypt::Stream::Salsa20、Crypt::Stream::XSalsa20）- ChaCha 的前身。新设计优先使用 ChaCha；Salsa20 仅用于互操作（例如 NaCl/libsodium）。
RC4（Crypt::Stream::RC4）- 已破解；请勿用于新设计。 仅为遗留互操作而提供。
Rabbit、Sober128、Sosemanuk（Crypt::Stream::Rabbit、Crypt::Stream::Sober128、Crypt::Stream::Sosemanuk）- eSTREAM 作品集中的小众密码。除非特定协议要求其中之一，否则使用 ChaCha。

分组密码模式（无认证）

仅当认证单独处理或不需要认证时才使用这些模式：

CTR（Crypt::Mode::CTR）- 将分组密码转换为流密码。可并行化。
CBC（Crypt::Mode::CBC）- 经典模式，需要填充。优先使用 CTR 或 AEAD 模式。
ECB（Crypt::Mode::ECB）- 对大多数用途不安全。 每个块独立加密。

单独的 Crypt::Cipher::AES、Crypt::Cipher::Twofish 等模块实现原始的单个块加密，很少直接使用。在几乎所有情况下，您都应该通过 AEAD 模式（Crypt::AuthEnc::GCM、Crypt::AuthEnc::CCM）或分组密码模式（Crypt::Mode::CBC、Crypt::Mode::CTR）来使用它们。选择密码时，AES 是默认选择；它在大多数现代 CPU 上都有硬件加速。

哈希函数

SHA-256 / SHA-384 / SHA-512（Crypt::Digest::SHA256 等）- 通用哈希的默认选择。得到广泛支持且分析充分。
SHA3-256 / SHA3-512（Crypt::Digest::SHA3_256 等）- SHA-2 的替代方案，采用完全不同的构造（Keccak 海绵结构）。
BLAKE2b / BLAKE2s（Crypt::Digest::BLAKE2b_256 等）- 非常快，尤其是在软件实现中。BLAKE2b 用于 64 位平台，BLAKE2s 用于 32 位。
SHAKE / TurboSHAKE / KangarooTwelve - 可扩展输出函数（XOF）。当您需要可变长度输出时使用。

校验和

仅将 Crypt::Checksum::CRC32 和 Crypt::Checksum::Adler32 用于非对抗性完整性检查，例如意外损坏检测。它们不是密码学完整性或真实性机制。对于密码学用途，请优先使用 Crypt::Digest、Crypt::Mac，或来自 Crypt::AuthEnc 的 AEAD 模式。

消息认证码

HMAC（Crypt::Mac::HMAC）- 标准 MAC 构造。可与任何哈希配合使用。默认使用 HMAC-SHA256。
Poly1305（Crypt::Mac::Poly1305）- 一次性 MAC，非常快。用作 ChaCha20-Poly1305 的一部分。每条消息需要唯一密钥。
BLAKE2b-MAC（Crypt::Mac::BLAKE2b）- 带密钥的 BLAKE2。软件实现中比 HMAC-SHA256 更快。
CMAC/OMAC（Crypt::Mac::OMAC）- 基于分组密码的 MAC。当您已有 AES 但没有哈希函数时使用。

公钥密码学

Ed25519（Crypt::PK::Ed25519）- 现代数字签名。快速、恒定时间、小体积密钥/签名。新签名方案的首选。
Ed448（Crypt::PK::Ed448）- 比 Ed25519 更高的安全余量（约 224 位对比约 128 位）。
X25519（Crypt::PK::X25519）- 椭圆曲线 Diffie-Hellman 密钥协商。密钥交换的默认选择。
X448（Crypt::PK::X448）- 比 X25519 更高的安全余量。
ECDSA（Crypt::PK::ECC）- 广泛使用（TLS、Bitcoin）。除非互操作需要 ECDSA，否则新设计优先使用 Ed25519。
RSA（Crypt::PK::RSA）- 遗留但使用极其广泛。密钥至少 2048 位，优选 4096 位。加密优先使用 OAEP，签名优先使用 PSS。
DSA（Crypt::PK::DSA）- 遗留。优先使用 Ed25519 或 ECDSA。
DH（Crypt::PK::DH）- 经典 Diffie-Hellman。新设计优先使用 X25519。

密钥派生 / 密码哈希

HKDF（Crypt::KeyDerivation 中的 "hkdf"）- 先提取后扩展的 KDF。用于从共享机密派生密钥（例如 ECDH 之后）。
Argon2（Crypt::KeyDerivation 中的 "argon2_pbkdf"）- 内存困难型密码哈希。密码存储的推荐选择。
Bcrypt（Crypt::KeyDerivation 中的 "bcrypt_pbkdf"）- 主要用于与明确要求基于 bcrypt 的密钥派生的格式和协议（例如某些 OpenSSH 工作流）保持兼容。新密码存储设计优先使用 Argon2。
Scrypt（Crypt::KeyDerivation 中的 "scrypt_pbkdf"）- 内存困难型 KDF。如果可用，请使用 Argon2。
PBKDF2（Crypt::KeyDerivation 中的 "pbkdf2"）- 广泛支持，但仅具备 CPU 硬度。尽可能使用 Argon2 或 Scrypt。
PBKDF1（Crypt::KeyDerivation 中的 "pbkdf1"、Crypt::KeyDerivation 中的 "pbkdf1_openssl"）- 仅用于遗留派生。保留它用于与旧格式的互操作；不要用于新设计。

错误处理

大多数 CryptX 模块通过调用 croak（来自 Carp）来报告错误。无效参数、不支持的算法、错误的密钥大小、格式错误的输入以及内部库故障通常会以带有描述性信息的 croak 方式退出。使用 eval 或 Try::Tiny 捕获异常。

一些验证风格的辅助函数使用返回值而不是 croak。最重要的例子是认证加密模块 Crypt::AuthEnc::* 中的 *_decrypt_verify 函数。当认证失败时，这些函数返回 undef，表示密文被篡改或使用了错误的密钥/nonce。其他模块中的一些解析器/解码器辅助函数对格式错误的输入也会返回 undef 或 false，因此当您需要确切的失败语义时，请查阅具体模块的 POD。

模块映射

顶层系列模块

Crypt::Cipher, Crypt::Mode, Crypt::AuthEnc, Crypt::Digest, Crypt::Mac, Crypt::Checksum, Crypt::PRNG, Crypt::PK, Crypt::KeyDerivation, Crypt::Misc, Crypt::ASN1
对称密码

Crypt::Cipher::AES, Crypt::Cipher::Anubis, Crypt::Cipher::ARIA, Crypt::Cipher::Blowfish, Crypt::Cipher::Camellia, Crypt::Cipher::CAST5, Crypt::Cipher::DES, Crypt::Cipher::DES_EDE, Crypt::Cipher::IDEA, Crypt::Cipher::KASUMI, Crypt::Cipher::Khazad, Crypt::Cipher::MULTI2, Crypt::Cipher::Noekeon, Crypt::Cipher::RC2, , , , , , , , , , , , ,

诊断函数

这些底层函数会暴露捆绑的 LibTomCrypt 构建的详细信息。它们用于故障排查和错误报告，而非常规使用。

ltc_build_settings

my $str = CryptX::ltc_build_settings();

返回一个多行字符串，描述捆绑的 LibTomCrypt 库在构建时启用的每一个编译期选项（密码、哈希、MAC、PK 算法、编译器标志等）。

ltc_mp_name

my $name = CryptX::ltc_mp_name();
# e.g. "LTM" (LibTomMath)

返回所使用的数学提供程序后端的名称。

ltc_mp_bits_per_digit

my $bits = CryptX::ltc_mp_bits_per_digit();
# e.g. 60

返回数学提供程序每个 digit 所使用的位数。

Math::BigInt 后端

CryptX 的一部分是 Math::BigInt::LTM，一个基于捆绑的 LibTomMath 库的 Math::BigInt 后端。它与上述加密 API 相互独立，但随同一发行版一起发布，并使用 LibTomCrypt 所依赖的同一大整数引擎。

许可证

本程序是自由软件；您可以根据 Perl 本身的相同条款重新分发和/或修改它。

perl-CryptX

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