Eu não sou especialista em criptografia, mas leio bastante sobre o assunto e me interesso bastante. Sua pergunta é um pouco ampla e o assunto também. Se falarmos em criptografia existem vários padrões como: AES, RSA, OpenPGP... Também existem padrões de Hash de uma via como MD5, SHA-1, SHA-2, SHA-256...
Mas pegando o exemplo do KeePass (a qual eu uso). Ele usa o padrão AES, segundo o site oficial:
KeePass supports the Advanced Encryption Standard (AES, Rijndael) and
the Twofish algorithm to encrypt its password databases. Both of these
ciphers are regarded as being very secure. AES e.g. became effective
as a U.S. Federal government standard and is approved by the National
Security Agency (NSA) for top secret information.
O que isso nos diz?
Isso nos diz que o KeePass usa o padrão AES para encriptar a base de senhas e outros campos que você guarda nos arquivos kdbx. Mas se você usa o KeePass, já deve ter reparado que você pode copiar as senhas, certo? Então, elas precisam ser criptografadas e decriptografadas de volta. O AES permite isso.
Com uma chave (acredito que o KeePass que define a chave por padrão e são chaves de 256 bits) ele criptografa e decriptografa a base de dados de senha.
Sobre Hash
Agora vamos a próxima parte. O KeePass também pede uma senha mestre, o chamado Master Password. Sobre esse Master Password o site oficial nos diz:
SHA-256 is used as password hash. SHA-256 is a 256-bit
cryptographically secure one-way hash function. Your master password
is hashed using this algorithm and its output is used as key for the
encryption algorithms. In contrast to many other hashing algorithms,
no attacks are known yet against SHA-256.
Aqui já é uma situação mais comum que encontramos por quase toda a internet. Nós definimos uma senha de acesso ao conteúdo, nesse caso o arquivo kdbx. Se a senha estiver correta, acessa, caso contrário, nega o acesso. Porém essa senha não e guardada de forma "texto pleno" pois isso seria uma falha grave de segurança. Então é criado um hash da senha usando o algorítmo SHA-256 e então guardado.
Depois de criado o hash, não tem volta. Ou seja, não existe recuperação. Por isso, quando você perde sua senha, a maioria dos sites fazem voce criar uma nova senha. Se o site manda sua senha no e-mail, tenha certeza, aquele site é inseguro.
Sobre senhas fracas e fortes
A questão de senhas fracas ou fortes é para proteção contra ataques de força bruta, dicionários, raibow tables... Pois fica mais fácil adivinha senhas fáceis.
Veja mais sobre ataques de força bruta aqui.
Sobre as chaves
Elas são sequências simples de bytes. Se elas são bytes elas podem estar armazenadas em qualquer lugar: HD, Banco de Dados, memória, pendrives... Importa sim se a chave for de 8 bits ou 4096 bits. Quanto maior a chave, mais segurança (o hacker gastará muito mais tempo tentando adivinhar uma chave maior), porém mais tempo de processamento se gastará para encriptar/decriptar uma informação.
Exemplo prático com Java
Peqguei um exemplo de código Java na web, dei uma adaptada e simplificada. Está funcionando. Ele criptografa e decriptografa uma frase usando AES. De uma olhada. Acho que está fácil de entender.
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
public class Crypt {
// Chave
private static byte[] key = { 0x74, 0x68, 0x69, 0x73, 0x49, 0x73, 0x41,
0x53, 0x65, 0x63, 0x72, 0x65, 0x74, 0x4b, 0x65, 0x79 };
public static void main(String[] args) {
String info = "Frase a ser criptografada";
// Criptografa
byte[] fraseCriptografada = Crypt.encrypt(info);
for(byte b : fraseCriptografada) {
System.out.print(b);
}
System.out.println();
// Decriptografa a Frase
String fraseDecript = Crypt.decrypt(fraseCriptografada);
System.out.println(fraseDecript);
}
public static byte[] encrypt(String strToEncrypt) {
byte[] encryptedString = null;
try {
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
SecretKeySpec secretKey = new SecretKeySpec(key, "AES");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
encryptedString = cipher.doFinal(strToEncrypt.getBytes());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return encryptedString;
}
public static String decrypt(byte[] byteToDecrypt) {
String decryptedString = null;
try {
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5PADDING");
SecretKeySpec secretKey = new SecretKeySpec(key, "AES");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
decryptedString = new String(cipher.doFinal(byteToDecrypt));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return decryptedString;
}
}
Saída do console do exemplo acima:
-82-704594-7111794-17-59262-52-9734-27110-1143353-74-8794-8710211643-16-1111178741103
Frase a ser criptografada