AES-256 加密详解:它对你的照片意味着什么

每个保险箱 App 都说自己用 AES-256,而这一环几乎从不出问题。你该问的是这些。

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简短回答:

AES-256 是美国政府标准的加密算法,密钥长达 256 位,没有人能靠猜密钥破解它。所以当照片保险箱标榜“AES-256”时,真正的问题在别处。密钥从哪里来?背后的密码或图案有多强?还有谁手里有一份副本?云端的副本是不是用别的方式加密的?

你正在比较几款照片保险箱 App,每一份介绍说的都一样:AES-256、银行级、军用级。如果它们用的是同一种加密,应该一样安全才对。事实并非如此,原因在于“AES-256”指的恰恰是整个系统里几乎从不出问题的那一部分。

本指南用通俗的话说明 AES-256 是什么、保险箱如何把你的密码变成密钥、为什么这一步比加密算法本身更重要,以及五个比宣传标签更能说明问题的提问。

AES-256 是什么

AES(高级加密标准,Advanced Encryption Standard)是美国标准机构 NIST 以 FIPS 197 发布的加密算法。它把数据按 128 位一块读入,用一个秘密密钥打乱每一块,只有拥有同一个密钥的人才能还原。

数字指的是密钥长度。AES 有三个版本:

版本 密钥长度 打乱轮数 NIST 安全强度
AES-128 128 位 10 128 位
AES-192 192 位 12 192 位
AES-256 256 位 14 256 位

256 位密钥有 2²⁵⁶ 种可能的取值,是一个 78 位的数字。把它们全部试一遍并不是换一台更快的电脑就能解决的事,而是根本不现实的攻击方式。NIST 的密钥管理指南给 AES-256 的安全强度是 256 位,它 2026 年的后量子报告把 AES-256 归入最高的量子安全类别,并表示预计不需要放弃 AES 这类对称加密标准。

所以加密算法本身是安全的。真正值得关注的事都发生在它周围。

模式:能发现篡改吗?

AES 本身只会打乱一个数据块。要加密一整张照片,App 需要在某种模式下运行它,而模式决定了你还能得到什么。

GCM(Galois/Counter Mode,伽罗瓦/计数器模式)是文件加密的常见选择。NIST 把它描述为认证加密:除了让数据保密,它还能检测数据是否被改动,无论是意外还是蓄意。如果有人改动了加密的照片,App 会发现,而不是显示一个损坏的文件。

GCM 有一条硬性规则。每次加密都需要一个全新的值,叫作 nonce(NIST 称之为 IV),NIST 警告说,同一个密钥下只要重复过一次,保护几乎会完全失效。NIST 把这条规则看得几乎和保守密钥秘密同样重要。写着“AES-256-GCM”的保险箱告诉了你有用的信息;只写“AES-256”的,则没说用的是哪种模式。

密钥:它从哪里来?

这个问题决定了一个保险箱到底有多安全。

没有人会手动输入 256 位的密钥。你输入的是 PIN、密码或图案,由 App 把它变成密钥。NIST 关于基于密码的密钥的指南把问题说得很直白:密码的熵很低,不适合直接用作密钥。而且,如果有人复制了加密文件,就可以在自己选择的硬件上离线猜解,所以密码的强度至关重要。

有两样工具能增加猜解的难度:

但再多的轮数也救不了一个很短的口令。4 位数的 PIN 只有 10,000 种可能。就算每次猜解都很慢,这个清单也很短。NIST 的密钥管理指南讲了一个普遍的道理:密钥的强度会降到保护它的最薄弱环节的强度。用 4 位数 PIN 生成的 256 位密钥,实际上就是一个 4 位数 PIN。

你的 iPhone 在这方面比任何单独运行的 App 都做得更好。Apple 表示,密码绑定了设备内部的一个硬件密钥,所以猜解只能在这台 iPhone 上进行,每次大约 80 毫秒,并由安全隔区(Secure Enclave)强制施加延迟。手机也会加密你存储的文件:Apple 表示每个文件都有各自全新的 256 位密钥,在 A14 到 A18 以及 M1 或更新的设备上,加密采用 XTS 模式的 AES-256(A9–A13 机型使用 AES-128)。iPhone 的“已隐藏”相簿加密了吗?解释了这涵盖哪些内容。

常见误解

“军用级”意味着更强一些。 我们没有找到任何标准机构对它下过定义。它是一个营销说法,通常指的就是普通的 AES-256。RFC 9151 是 NSA 编写的、面向国家安全系统的 CNSA 套件规范,里面列出的是 GCM 模式下 256 位密钥的 AES,这也正是许多普通 App 用的。

“AES-256”意味着公司看不到我的照片。 光凭这一点不行。加密只能挡住没有密钥的人。如果公司持有密钥,它就能解密。Apple 对 iCloud 的说法很坦率:在标准保护下,Apple 持有包括“照片”在内的大部分数据的密钥,并且可以代你解密;开启高级数据保护后,你的 iCloud 数据大部分的密钥只存放在你信任的设备上。Apple 能看到你隐藏的照片吗?有详细说明。

“在手机上加密”就等于云端也加密。 备份要单独检查。保险箱可能在 iPhone 上认真加密了文件,然后把它们备份到一个用公司保管的密钥加密的地方。

越大越好。 AES-128 同样远超猜解所能触及的范围。128 位和 256 位之间的差别,远不如 4 位数 PIN 和一句长口令之间的差别重要。

该问的五个问题

  1. 用哪种模式? AES-256-GCM 或其他认证模式,意味着文件被改动时 App 一定会发现。
  2. 密钥由什么生成? 密码、PIN,还是图案?它可以设多长,App 会不会拖慢猜解的速度?
  3. 还有谁持有密钥? 如果可以通过电子邮件重置密码,就说明你以外的人也能进去。
  4. 云端副本怎么处理? 它是否先在手机上用公司永远看不到的密钥加密?
  5. 它防的是谁? 复制文件的陌生人、借用你已解锁手机的人,以及知道你密码的人,是三个不同的问题。

关于最后一点,请看图案锁、PIN 与面容 ID:哪种能保护照片。

Hidlet 如何回答这些问题

Hidlet 在保存之前,会在你的 iPhone 上用 AES-256-GCM 加密每一张照片、视频、文件名和缩略图。每个保险箱都有自己的随机密钥,你在 5×5 网格上画出的图案用来打开它。这个图案从不保存:Hidlet 把它用 PBKDF2-HMAC-SHA512 处理 600,000 次,并混入保存在你钥匙串里的一个随机秘密值,该值与备份分开存放。只拿到备份副本的人,没有这个秘密值就无法开始猜解。输错图案会增加越来越长的等待时间,每次最多 15 分钟。

这些密钥没有任何人持有副本,包括我们自己。可选的加密备份会先在手机上加密,再存入你自己的 iCloud。

它做不到的事:短而简单的图案比长图案更容易被猜到;如果有人逼你打开保险箱,加密也帮不上忙。Pro 的胁迫保险库就是为此准备的。Hidlet 已在 App Store 上架。

常见问题

AES-256 能被破解吗?

靠猜密钥不行。NIST 给 AES-256 的安全强度是 256 位,它的后量子报告也把它归入五个安全类别中最高的一类,并且预计不需要放弃它。攻击者转而攻击密码、设备,或者密钥的处理方式。

AES-256 能抵御量子计算机吗?

NIST 表示,AES 这类对称加密标准受量子计算机的威胁较小,并且预计不需要放弃它们。其 2026 年的报告把 AES-256 归入最高的量子安全类别。

“军用级加密”是什么意思?

没有官方含义。我们没有找到任何标准机构对它下过定义。它通常只是指 AES-256。美国国家安全局(NSA)为国家安全系统制定的算法套件,列出的也是 GCM 模式下的 256 位密钥 AES。

我的 iPhone 已经在用 AES-256 了吗?

Apple 表示,你存储的每个文件都有各自全新的 256 位密钥,在 A14 到 A18 以及 M1 或更新的设备上,加密采用 XTS 模式的 AES-256(较旧的 A9–A13 机型使用 XTS 模式的 AES-128)。这涵盖你整个照片图库,而不只是某一个相簿。

参考来源

  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