AES-256 加密詳解:它對你的照片意味著什麼

每個保險箱 App 都說自己用 AES-256,而這一環幾乎從不出問題。你該問的是這些。

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簡短回答:

AES-256 是美國政府標準的加密演算法,金鑰長達 256 位元,沒有人能靠猜金鑰破解它。所以當照片保險箱標榜「AES-256」時,真正的問題在別處。金鑰從哪裡來?背後的密碼或圖形有多強?還有誰手上有一份副本?雲端的副本是不是用別的方式加密的?

你正在比較幾款照片保險箱 App,每一份介紹說的都一樣:AES-256、銀行級、軍用級。如果它們用的是同一種加密,應該一樣安全才對。事實並非如此,原因在於「AES-256」指的恰恰是整個系統裡幾乎從不出問題的那一部分。

本指南用淺顯的話說明 AES-256 是什麼、保險箱如何把你的密碼變成金鑰、為什麼這一步比加密演算法本身更重要,以及五個比宣傳標籤更能說明問題的提問。

AES-256 是什麼

AES(進階加密標準,Advanced Encryption Standard)是美國標準機構 NIST 以 FIPS 197 發布的加密演算法。它把資料按 128 位元一塊讀入,用一把祕密金鑰打亂每一塊,只有擁有同一把金鑰的人才能還原。

數字指的是金鑰長度。AES 有三個版本:

版本 金鑰長度 打亂輪數 NIST 安全強度
AES-128 128 位元 10 128 位元
AES-192 192 位元 12 192 位元
AES-256 256 位元 14 256 位元

256 位元金鑰有 2²⁵⁶ 種可能的取值,是一個 78 位數的數字。把它們全部試一遍並不是換一台更快的電腦就能解決的事,而是根本不切實際的攻擊方式。NIST 的金鑰管理指南給 AES-256 的安全強度是 256 位元,它 2026 年的後量子報告把 AES-256 歸入最高的量子安全類別,並表示預期不需要放棄 AES 這類對稱式加密標準。

所以加密演算法本身是安全的。真正值得關注的事都發生在它周圍。

模式:能發現竄改嗎?

AES 本身只會打亂一個資料區塊。要加密一整張照片,App 需要在某種模式下執行它,而模式決定了你還能得到什麼。

GCM(Galois/Counter Mode,伽羅瓦/計數器模式)是檔案加密的常見選擇。NIST 把它描述為認證加密:除了讓資料保密,它還能偵測資料是否被更動,無論是意外還是蓄意。如果有人更動了加密的照片,App 會發現,而不是顯示一個損壞的檔案。

GCM 有一條硬性規則。每次加密都需要一個全新的值,叫作 nonce(NIST 稱之為 IV),NIST 警告說,同一把金鑰下只要重複過一次,保護就可能幾乎完全失效。NIST 把這條規則看得幾乎和保守金鑰祕密同樣重要。寫著「AES-256-GCM」的保險箱告訴了你有用的資訊;只寫「AES-256」的,則沒說用的是哪種模式。

金鑰:它從哪裡來?

這個問題決定了一個保險箱到底有多安全。

沒有人會手動輸入 256 位元的金鑰。你輸入的是 PIN、密碼或圖形,由 App 把它變成金鑰。NIST 關於以密碼為基礎的金鑰的指南把問題說得很直白:密碼的熵很低,不適合直接用作金鑰。而且,如果有人複製了加密檔案,就可以在自己選擇的硬體上離線猜解,所以密碼的強度至關重要。

有兩樣工具能增加猜解的難度:

但再多的輪數也救不了一個很短的密碼。4 位數的 PIN 只有 10,000 種可能。就算每次猜解都很慢,這份清單也很短。NIST 的金鑰管理指南講了一個普遍的道理:金鑰的強度會降到保護它的最薄弱環節的強度。用 4 位數 PIN 產生的 256 位元金鑰,實際上就是一個 4 位數 PIN。

你的 iPhone 在這方面比任何單獨執行的 App 都做得更好。Apple 表示,密碼綁定了裝置內部的一把硬體金鑰,所以猜解只能在這支 iPhone 上進行,每次大約 80 毫秒,並由安全隔離區(Secure Enclave)強制施加延遲。手機也會加密你儲存的檔案:Apple 表示每個檔案都有各自全新的 256 位元金鑰,在 A14 到 A18 以及 M1 或更新的裝置上,加密採用 XTS 模式的 AES-256(A9–A13 機型使用 AES-128)。iPhone 的「已隱藏」相簿有加密嗎?解釋了這涵蓋哪些內容。

常見的誤解

「軍用級」意味著更強一些。 我們沒有找到任何標準機構對它下過定義。它是一個行銷說法,通常指的就是普通的 AES-256。RFC 9151 是 NSA 編寫的、針對國家安全系統的 CNSA 套件規範,裡面列出的是 GCM 模式下 256 位元金鑰的 AES,這也正是許多一般 App 用的。

「AES-256」意味著公司看不到我的照片。 光憑這一點不行。加密只能擋住沒有金鑰的人。如果公司持有金鑰,它就能解密。Apple 對 iCloud 的說法很坦率:在標準保護下,Apple 持有包括「照片」在內的大部分資料的金鑰,並且可以代你解密;開啟進階資料保護後,你的 iCloud 資料大部分的金鑰只存放在你信任的裝置上。Apple 看得到你隱藏的照片嗎?有詳細說明。

「在手機上加密」就等於雲端也加密。 備份要單獨檢查。保險箱可能在 iPhone 上認真加密了檔案,然後把它們備份到一個用公司保管的金鑰加密的地方。

越大越好。 AES-128 同樣遠超猜解所能觸及的範圍。128 位元和 256 位元之間的差別,遠不如 4 位數 PIN 和一句長密語之間的差別重要。

該問的五個問題

  1. 用哪種模式? AES-256-GCM 或其他認證模式,意味著檔案被更動時 App 一定會發現。
  2. 金鑰由什麼產生? 密碼、PIN,還是圖形?它可以設多長,App 會不會拖慢猜解的速度?
  3. 還有誰持有金鑰? 如果可以透過電子郵件重置密碼,就說明你以外的人也能進去。
  4. 雲端副本怎麼處理? 它是否先在手機上用公司永遠看不到的金鑰加密?
  5. 它防的是誰? 複製檔案的陌生人、借用你已解鎖手機的人,以及知道你密碼的人,是三個不同的問題。

關於最後一點,請看圖形鎖、PIN 與 Face ID:哪種能保護照片。

Hidlet 如何回答這些問題

Hidlet 在儲存之前,會在你的 iPhone 上用 AES-256-GCM 加密每一張照片、影片、檔名和縮圖。每個保險箱都有自己的隨機金鑰,你在 5×5 格線上畫出的圖形用來打開它。這個圖形從不儲存:Hidlet 把它用 PBKDF2-HMAC-SHA512 處理 600,000 次,並混入存放在你鑰匙圈裡的一個隨機祕密值,該值與備份分開存放。只拿到備份副本的人,沒有這個祕密值就無法開始猜解。輸錯圖形會增加越來越長的等待時間,每次最多 15 分鐘。

這些金鑰沒有任何人持有副本,包括我們自己。選用的加密備份會先在手機上加密,再存入你自己的 iCloud。

它做不到的事:短而簡單的圖形比長圖形更容易被猜到;如果有人逼你打開保險箱,加密也幫不上忙。Pro 的脅迫保險庫就是為此準備的。Hidlet 已在 App Store 上架。

常見問題

AES-256 能被破解嗎?

靠猜金鑰不行。NIST 給 AES-256 的安全強度是 256 位元,它的後量子報告也把它歸入五個安全類別中最高的一類,並且預期不需要放棄它。攻擊者轉而攻擊密碼、裝置,或者金鑰的處理方式。

AES-256 能抵禦量子電腦嗎?

NIST 表示,AES 這類對稱式加密標準受量子電腦的威脅較小,並且預期不需要放棄它們。其 2026 年的報告把 AES-256 歸入最高的量子安全類別。

「軍用級加密」是什麼意思?

沒有官方含義。我們沒有找到任何標準機構對它下過定義。它通常只是指 AES-256。美國國家安全局(NSA)為國家安全系統制定的演算法套件,列出的也是 GCM 模式下的 256 位元金鑰 AES。

我的 iPhone 已經在用 AES-256 了嗎?

Apple 表示,你儲存的每個檔案都有各自全新的 256 位元金鑰,在 A14 到 A18 以及 M1 或更新的裝置上,加密採用 XTS 模式的 AES-256(較舊的 A9–A13 機型使用 XTS 模式的 AES-128)。這涵蓋你整個照片圖庫,而不只是某一個相簿。

參考資料

  1. NIST FIPS 197 — Advanced Encryption Standard (AES)
  2. NIST SP 800-38D — Galois/Counter Mode (GCM)
  3. NIST SP 800-132 — Recommendation for Password-Based Key Derivation
  4. NIST SP 800-57 Part 1 Rev. 5 — Recommendation for Key Management
  5. NIST IR 8547 — Transition to Post-Quantum Cryptography Standards
  6. RFC 8018 — PKCS
  7. RFC 9151 — Commercial National Security Algorithm (CNSA) Suite Profile for TLS and DTLS
  8. Apple Platform Security — Data Protection overview
  9. Apple Platform Security — Passcodes and passwords
  10. Apple Support — iCloud data security overview