VeraCrypt - 为偏执狂提供强大安全保障的免费开源磁盘加密工具

文档 技术细节 头密钥推导、盐值和迭代次数

# 头密钥推导、盐值和迭代次数

头密钥用于加密和解密VeraCrypt卷头的加密区域（对于 系统加密，则是密钥数据区域），该区域包含主密钥和其他数据（请参阅 加密方案和 VeraCrypt卷格式规范 部分）。在VeraCrypt创建的卷中（以及对于 系统加密），该区域采用XTS模式进行加密（请参阅 操作模式 部分）。VeraCrypt用于生成头密钥和辅助头密钥（XTS模式）的方法是PBKDF2，该方法在PKCS #5 v2.0中定义；请参阅 [7]。
使用了512位的盐值，这意味着每个密码有2512 个密钥。这显著降低了对“离线”字典/“彩虹表”攻击的脆弱性（使用盐值时，为字典中的所有密码预先计算所有密钥非常困难） [7]。盐值由 VeraCrypt随机数生成器 在卷创建过程中生成的随机值组成。头密钥推导函数基于HMAC - SHA - 512、HMAC - SHA - 256、HMAC - BLAKE2S - 256、HMAC - Whirlpool或HMAC - Streebog（请参阅 [8, 9, 20, 22]） — 用户可以选择使用哪种。派生密钥的长度不取决于底层哈希函数的输出大小。例如，即使使用HMAC - SHA - 512，AES - 256密码的头密钥始终为256位长（在XTS模式下，还会使用一个额外的256位辅助头密钥；因此，AES - 256总共使用两个256位密钥）。更多信息，请参阅 [7]。为了推导出头密钥，必须执行大量的密钥推导函数迭代，这增加了进行密码穷举搜索（即暴力攻击）所需的时间 [7]。

在1.12版本之前，VeraCrypt始终使用固定的迭代次数，该次数仅取决于卷类型和使用的推导算法。 从1.12版本开始， PIM 字段（个人迭代乘数）使用户能够更好地控制密钥推导函数使用的迭代次数。

当未指定 PIM 值或该值等于零时，VeraCrypt使用以下默认值：

- 对于使用SHA - 256、BLAKE2s - 256或Streebog的系统分区加密（引导加密），使用 200000 次迭代。
- 对于使用SHA - 512或Whirlpool的系统加密，使用 500000 次迭代。
- 对于非系统加密和文件容器，所有推导算法都将使用 500000 次迭代。

当用户提供 PIM 值时，密钥推导函数的迭代次数计算如下：

- 对于不使用SHA - 512或Whirlpool的系统加密：迭代次数 = PIM x 2048
- 对于使用SHA - 512或Whirlpool的系统加密：迭代次数 = 15000 + (PIM x 1000)
- 对于非系统加密和文件容器：迭代次数 = 15000 + (PIM x 1000)

级联密码中使用的头密钥相互独立，即使它们是从单个密码（可能已应用密钥文件）派生而来。例如，对于AES - Twofish - Serpent级联，头密钥推导函数会根据给定密码推导出一个768位的加密密钥（在XTS模式下，还会从给定密码推导出一个768位的 辅助 头密钥）。生成的768位头密钥随后被拆分为三个256位密钥（在XTS模式下， 辅助 头密钥也被拆分为三个256位密钥，因此级联实际上总共使用六个256位密钥），其中第一个密钥由Serpent使用，第二个密钥由Twofish使用，第三个密钥由AES使用（此外，在XTS模式下，第一个辅助密钥由Serpent使用，第二个辅助密钥由Twofish使用，第三个辅助密钥由AES使用）。因此，即使攻击者拥有其中一个密钥，他也无法使用该密钥推导出其他密钥，因为除了对弱密码进行暴力攻击外，没有可行的方法来确定派生该密钥的密码。
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