Алгоритмы симметричного шифрования

Самое важное и интересное о шифровании.
Серия статей, понятных даже неспециалистам.
 

О том, что такое симметричное шифрование, вы можете узнать из этой статьи. А теперь мы расскажем об алгоритмах симметричного шифрования.
Одним из наиболее известных и в свое время широко применяемых алгоритмов симметричного шифрования был DES (Data Encryption Standard). Этот алгоритм разработан корпорацией IBM (США) в 1977 году. В настоящее время DES уже ушел в историю, поскольку перестал быть криптостойким ввиду развития вычислительных мощностей. DES — это блочный алгоритм шифрования, в котором применяются 16 раундов шифрования и ключ длиной в 56 бит. Размер блока составляет 64 бит.
Схема шифрования алгоритма DES выглядит вот так:

Алгоритмы симметричного шифрования

Возможности алгоритма шифрования DES

Возможное количество ключей у алгоритма DES составляет 2 в 56 степени. Это 72 057 594 037 927 940 вариантов возможных ключей. В 1998 году, 20 лет назад, взломать DES удалось за 3 дня с помощью супермощного по тем временам компьютера DES-Cracker.
В наше время наиболее актуален симметричный алгоритм шифрования AES (Advanced Data Encryption), объявленный стандартом шифрования в 2002 году.
AES — это блочный алгоритм с размером блока 128 бит, а ключи могут быть длиной 128, 192 или 256 бит. Число раундов зависит от длины ключа и может составлять соответственно 10, 12 или 14 раундов. Когда проходило тестирование алгоритма AES, было установлено, что он становится устойчив к атакам после 8 раунда. Таким образом, минимальное число раундов шифрования составляет 10.
В алгоритме AES применяются такие операции как сдвиг, смешивание, подстановка с помощью таблиц и различные алгебраические вычисления. Например, одна из операций выглядит так:

Алгоритмы симметричного шифрования

Что касается надежности алгоритма AES, то криптографы неоднократно проводили исследования алгоритма AES на криптостойкость. В результате были разработанытеоретические модели атак на этот алгоритм. Специалисты в области криптографии приводят для сравнения такие цифры. Предположим, что алгоритм DES можно было бы взломать за одну секунду с помощью мифического суперкомпьютера. Тогда на взлом алгоритма AES этому же компьютеру понадобилось бы 149 триллионов лет.

Достоинства и недостатки симметричных алгоритмов

Симметричные алгоритмы шифрования хороши тем, что имеют высокую скорость обработки информации. Эти алгоритмы несложно модифицировать из-за относительной простоты операций. Кроме того, с помощью симметричных алгоритмов можно шифровать большие объемы данных при относительно небольшом размере ключа.

Но у симметричных алгоритмов есть один существенный недостаток.
Представим, что Алиса оставила Бобу письмо в почтовом ящике, и заперла ящик на ключ. Теперь этот ключ нужно как-то передать Бобу, чтобы он смог достать письмо из ящика и прочитать его. Доверить ключ голубиной почте или отправить его курьером? Есть большой риск, что Ева перехватит голубя или курьера, завладеет ключом и прочитает письмо, которое предназначалось Бобу. Не факт, что Боб получит письмо, а если и получит, то их с Алисой секреты уже знает Ева.

Получается, что необходимость передать ключ для расшифровки сообщения — одна из главных проблем симметричных алгоритмов шифрования.
Соответственно, Алисе нужно как-то позаботиться и о том, чтобы передать Бобу ключ безопасным способом. А это можно сделать с помощью асимметричных алгоритмов шифрования.

Статьи из этой серии
Поделиться в facebook
Поделиться в google
Поделиться в twitter
Поделиться в linkedin
Поделиться в telegram
Поделиться в vk
Поделиться в pocket
Поделиться в email