图表——基于口令的密钥派生标准对比分析

1. 概况

基于口令的密钥派生函数及其应用方面的标准，目前搜索到如下几个标准。

1. PKCS #5 v2.1: Password-Based Cryptography Standard. RSA Laboratories, 2006.见《PKCS#5 （基于口令的密钥标准）笔记》。
2. NIST SP800-132: Recommendation for Password-Based Key Derivation. Part 1: Storage Applications. NIST, 2010. 见《NIST SP 800-132（基于口令的密钥导出PBKDF）笔记》
3. RFC 8018: PKCS #5: Password-Based Cryptography Specification Version 2.1. IETF, 2017. 等同PKCS #5 V2.1。
4. GM/T 0091-2020: 基于口令的密钥派生规范. 密码行业标准化技术委员会, 2020. 见《GMT 0091-2020（基于口令的密钥派生规范）笔记》

图1.1 基于口令的密钥派生函数及其应用方面的标准

2. 对比

2.1 基本情况对比

• PKCS#5 V2.1：最全，两个PBKDF方案（一个为兼容早期V1.5版本，不安全；另一个更安全，推荐），两个PBES方案，一个PBMAC方案。
• NIST SP800-132：只有一个PBKDF方案，额外补充使用导出密钥直接/间接保护数据的方案。
• RFC 8018：照搬PKCS#5。
• GM/T 0091-2012：挑选PKCS#5的优选方案PBKDF2系列——PBKDF2 + PBES2 + PBMAC1方案；额外补充OID定义、ASN.1语法和结构定义。

表2.1 四个标准基本信息的对比

(RFC8018等同采用PKCS#5 v2.1，故合并)

	PKCS#5 v2.1/ RFC8018	NIST SP800-132	GM/T 0091
主体机构	RSA实验室 / IETF	NIST	密标委
发布时间	2006年 / 2017	2010	2020年
密钥派生	PBKDF1 （兼容V1.5，安全性差） PBKDF2 （推荐）	仅PBKDF2	仅PBKDF2
加密方案	PBES1 (兼容V1.5，用PBKDF1) PBES2 （推荐；使用PBKDF2）	概述PBKDF导出密钥直接/间接保护数据的方案	PBES2 （使用PBKDF2）
MAC方案	PBMAC1 （使用PBKDF2）	不涉及	PBMAC1 （使用PBKDF2）
备注		仅采用PBKDF2	采用PBKDF2系列

图2.1 四个标准的关系

2.2 PBKDF参数对比

表2.2 PBKDF参数对比

(RFC8018等同采用PKCS#5 v2.1，故合并)

	PKCS#5 v2.1/ RFC8018	NIST SP800-132	GM/T 0091
PRF	PBKDF1： HASH（MD2、MD5、SHA-1） PBKDF2： 给出实例HMAC-SHA1、HMAC-SHA2	无PBKDF1 PBKDF2： 实例为HMAC，杂凑函数用FIPS/NIST获准的，如SHA2/SHA3	无PBKDF1 PBKDF2： 给出一个实例，为HMAC-SM3
盐值salt	>= 64比特	>= 64比特	>= 64比特
迭代次数c	>= 1000	>= 1000	>= 1024
备注		仅使用PBKDF2	仅使用PBKDF2

2.3 PBES参数对比

表2.3 PBES参数对比

(1. RFC8018等同采用PKCS#5 v2.1，故合并；2. NIST SP800-132未列出PBES，故略去)

	PKCS#5 v2.1/ RFC8018	GM/T 0091
基础PBKDF	PBES1：使用PBKDF1 PBES2：使用PBKDF2	无PBES1：—— PBES2：使用PBKDF2
基础 加密方案	PBES1：实例DES / RC2 – CBC PBES2：实例AES-CBC-pad	无PBES1：—— PBES2：实例SM4-CBC-pad
盐值salt	>= 64比特	>= 64比特
迭代次数c	>= 1000	>= 1024
备注		仅使用PBES2

2.4 PBMAC参数对比

表2.4 PBMAC参数对比

(1. RFC8018等同采用PKCS#5 v2.1，故合并；2. NIST SP800-132未列出PBES，故略去)

	PKCS#5 v2.1/ RFC8018	GM/T 0091
基础PBKDF	使用PBKDF2	使用PBKDF2
基础 MAC方案	实例HMAC-SHA1或HMAC-SHA2	实例HMAC-SM3
盐值salt	>= 64比特	>= 64比特
迭代次数c	>= 1000	>= 1024
备注		仅使用PBES2