Знаете ли Вы, что только в прошлом году в результате утечки данных было раскрыто более 4,1 миллиарда записей? В одной из последних утечек китайские хакеры выудили более 60 000 электронных писем у сотрудников Государственного департамента.
Это случилось в июле, когда злоумышленники, известные под ником Strom-0558, использовали уязвимости Microsoft и украли ключ, что дало им широкий доступ к учетным записям клиентов Microsoft, включая учетные записи правительства США.
Подобные инциденты являются суровым напоминанием о том, что алгоритмы шифрования и управление ключами шифрования являются важнейшим условием безопасного общения в сети.
Шифрование данных помогает защитить частную жизнь, коммерческие тайны и национальную безопасность, поддерживая фундаментальные принципы конфиденциальности и безопасности в обществе, которое становится все более взаимосвязанным и управляемым данными.
В этой статье рассматриваются различные типы шифрования. От симметричных до асимметричных, мы изучим основы этих алгоритмов, что позволит Вам зашифровать данные наилучшим образом.
Давайте окунемся в эту тему и посмотрим, что такое шифрование и как оно работает.
Оглавление
- Что такое шифрование и как оно работает?
- Два типа шифрования.
- Что такое алгоритм шифрования?
- Типы алгоритмов шифрования
Что такое шифрование и как оно работает?
Шифрование – это метод защиты цифровой информации путем преобразования ее в зашифрованный формат, известный как шифротекст, для предотвращения несанкционированного доступа. Это фундаментальный компонент кибербезопасности и защиты частной жизни.
Общий процесс преобразования открытого текста в шифротекст включает в себя следующие шаги:
- Вы хотите отправить конфиденциальное сообщение другу. По умолчанию он находится в открытом тексте, чтобы все могли его увидеть.
- Чтобы скрыть его содержимое от посторонних глаз, Вы должны зашифровать его (преобразовать открытый текст в шифротекст).
- После выбора подходящего алгоритма шифрования Вам понадобится ключ шифрования для выполнения преобразования. Ключ шифрования – это секретный или закрытый код, определенное значение, используемое алгоритмом шифрования для преобразования открытого текста в шифртекст (во время шифрования данных) или для обратного процесса, превращая шифртекст обратно в открытый текст (во время процесса дешифрования).
- После применения алгоритма шифрования с ключами шифрования открытый текст преобразуется в шифротекст. Шифротекст не поддается прочтению и выглядит как случайные данные для любого, кто не владеет ключом расшифровки.
- Получатель использует соответствующий алгоритм расшифровки и ключ, чтобы получить оригинальный открытый текст из шифротекста.
В современном цифровом пространстве большинство систем используют всего два типа шифрования: симметричное и асимметричное. Давайте поговорим о них дальше.
Два типа шифрования
Симметричное и асимметричное шифрование – это два разных криптографических метода, каждый из которых имеет свои сильные и слабые стороны, а также варианты использования. В симметричном шифровании используется один ключ для шифрования и дешифрования, в то время как в асимметричном шифровании используется пара ключей – открытый ключ для шифрования информации и закрытый ключ для дешифрования данных.
Симметричное шифрование идеально подходит для защиты больших объемов данных, локального хранения файлов, шифрования баз данных и частных сетевых коммуникаций. Асимметричное шифрование жизненно необходимо для защиты интернет-коммуникаций, конфиденциальности электронной почты и обеспечения возможности использования цифровых подписей для аутентификации.
На практике системы используют комбинацию симметричного и асимметричного шифрования. Например, при асимметричном шифровании можно безопасно обмениваться ключом симметричного шифрования, который затем используется для массовой передачи данных с помощью симметричного шифрования.
Этот гибридный подход сочетает в себе эффективность симметричного шифрования с возможностями обмена ключами асимметричного шифрования, обеспечивая безопасное и практичное решение для различных сценариев.
Симметричное шифрование
Симметричное шифрование – это криптографическая техника, используемая для защиты данных путем применения одного и того же ключа для процессов шифрования и дешифрования. При симметричном шифровании открытый текст, который представляет собой исходные данные, преобразуется в шифротекст, который представляет собой зашифрованную форму, с помощью секретного ключа. Тот же ключ применяется в обратном порядке для расшифровки шифротекста и восстановления исходных данных.
Использование одного ключа для шифрования и дешифрования – основа симметричного шифрования. Один и тот же ключ скремблирует (шифрует) и дешифрует (расшифровывает) информацию. Этот ключ является секретом, известным только отправителю и предполагаемому получателю.
Криптография с симметричным ключом используется в электронных банковских операциях. Когда клиент запускает транзакцию, банк шифрует данные о ней с помощью общего симметричного ключа, известного банку и клиенту.
Затем клиент может расшифровать информацию, используя тот же ключ, чтобы подтвердить подлинность транзакции. Чтобы соответствовать нормативным требованиям, организации часто используют симметричное шифрование для защиты конфиденциальных данных в своих базах данных.
Асимметричное шифрование
Асимметричное шифрование, также известное как криптография с открытым ключом, – это криптографический процесс, который использует пару ключей, состоящую из открытого и закрытого ключа, для защиты передачи данных. Публичный широко распространен и используется для шифрования, а частный хранится в секрете и используется для дешифрования.
Математическая связь между этими ключами гарантирует, что данные, зашифрованные с помощью открытого ключа, могут быть расшифрованы только с помощью соответствующего закрытого ключа, и наоборот. Асимметричное шифрование дает фундаментальное преимущество, обеспечивая безопасность общения между сторонами, которые могут не иметь общих ключей.
Типы ключей шифрования – открытый и закрытый ключ
Открытые ключи шифруют данные, предназначенные для конкретного получателя. Они находятся в открытом доступе, и каждый может ими воспользоваться. Однако только получатель, обладающий соответствующим закрытым ключом, может расшифровать и получить доступ к исходной информации. Одностороннее шифрование с открытым ключом обеспечивает конфиденциальность и целостность данных при передаче.
Примеры асимметричного шифрования данных
Безопасность веб-сайтов часто полагается на асимметричное шифрование для безопасных HTTPS-соединений, чтобы защитить обмен данными между пользователями и веб-сайтами.
Безопасное общение по электронной почте – еще один реальный пример асимметричного шифрования в действии. Когда Вы отправляете электронное письмо через зашифрованное соединение (например, с помощью Secure Sockets Layer/Transport Layer Security, SSL/TLS), открытый ключ получателя шифрует содержимое письма, и только получатель, имея свой закрытый ключ, может расшифровать и прочитать сообщение. Этот метод гарантирует сохранение конфиденциальности конфиденциальной информации во время передачи электронной почты.
Теперь давайте погрузимся глубже и проанализируем различные методы симметричного и асимметричного шифрования. Но сначала давайте определим алгоритмы шифрования данных.
Что такое алгоритм шифрования?
Алгоритм шифрования – это набор математических правил и процессов, используемых для преобразования открытого текста (незашифрованных данных) в шифрованный текст (зашифрованные данные), что затрудняет неавторизованным лицам доступ к исходной информации или ее понимание без соответствующего ключа для расшифровки.
Возможно, Вам интересно, в чем разница между шифрованием и алгоритмом шифрования?
Проще говоря, шифрование – это более широкая концепция защиты данных путем их преобразования, а алгоритм шифрования – это конкретная техника или метод шифрования, используемый для выполнения этого преобразования.
Различные алгоритмы шифрования могут быть более подходящими для определенных типов данных или приложений, исходя из требований к безопасности, скорости и ресурсам. Например, алгоритмы с симметричными ключами работают быстро, но менее безопасны для передачи данных. Асимметричные ключевые алгоритмы лучше подходят для шифрования данных в пути, но работают медленнее.
Наконец, хэш-функции создают из данных хэш-коды фиксированной длины. Они подходят для проверки целостности данных.
С годами методы шифрования эволюционировали от простых подстановочных шифров, таких как шифры Цезаря, до современных криптографических алгоритмов, таких как DES, AES, RSA и ECC.
По мере того, как мы движемся вперед, технологии пост-квантовой криптографии и блокчейна определяют, как будет выглядеть процесс шифрования в будущем.
Типы алгоритмов шифрования
В современном цифровом мире шифрование помогает защитить информацию, преобразуя ее в зашифрованный формат, который требует правильного ключа для возвращения к оригиналу. Выбор метода шифрования напрямую влияет на безопасность этого процесса.
Выбор стратегии шифрования зависит от конкретного случая использования, баланса между безопасностью, скоростью и другими требованиями.
Старые алгоритмы, которые когда-то были безопасными, теперь уязвимы для атак, поскольку компьютеры стали более мощными. Например, стандарт шифрования данных (DES), широко использовавшийся в 1970-х годах, теперь может быть относительно быстро взломан современными компьютерами. Таким образом, выбор надежной техники шифрования, такой как Advanced Encryption Standard (AES), поможет Вам избежать потенциальных угроз.
Современный стандарт шифрования данных гарантирует, что даже если злоумышленники получат доступ к зашифрованным данным, им потребуется огромное время и вычислительная мощность, чтобы расшифровать их без соответствующего ключа.
Поэтому выбор алгоритма шифрования является основополагающим фактором безопасности данных, а постоянное знакомство с новейшими методами шифрования данных имеет решающее значение для сохранения цифровой конфиденциальности.
Алгоритмы симметричного шифрования
Существует два основных метода симметричного шифрования: блочные шифры и потоковые шифры.
Блочный шифр делит данные на блоки фиксированного размера для шифрования, что делает его подходящим для структурированных данных, таких как файлы. Они предсказуемы, но могут иметь уязвимые места при неправильном использовании. AES – это хорошо известный блочный шифр.
С другой стороны, потоковые шифры шифруют данные бит за битом и идеально подходят для потоков реального времени, таких как голос или видео. Они эффективны, но требуют синхронизации между отправителем и получателем, чтобы избежать ошибок в данных.
Общей проблемой в симметричном шифровании является управление ключами, поскольку безопасный обмен и хранение секретного ключа очень важны, особенно в крупномасштабных системах. Убедитесь, что ключи генерируются безопасно, регулярно обновляются и хранятся в безопасном месте с ограниченным доступом.
Теперь давайте рассмотрим некоторые распространенные алгоритмы симметричного шифрования:
Стандарт тройного шифрования данных (Triple DES, или 3DES, или TDES)
Стандарт тройного шифрования данных (3DES) – это симметричный алгоритм с интригующей историей. Он возник как усовершенствование оригинального стандарта шифрования данных (DES) в конце 1990-х годов, чтобы устранить его уязвимость к атакам грубой силы. 3DES трижды применяет алгоритм DES к каждому блоку данных, обеспечивая повышенную безопасность благодаря нескольким раундам шифрования.
Сильные стороны 3DES заключаются в его обратной совместимости с оригинальным DES, что делает его легкой модернизацией для устаревших систем. Однако его главная слабость – относительно низкая скорость обработки данных из-за многократных раундов шифрования, что делает его менее эффективным по сравнению с более современными системами шифрования.
В результате, в начале 2000-х годов сообщество шифровальщиков отдало предпочтение AES из-за его повышенной безопасности, что постепенно сделало 3DES устаревшим в современной практике шифрования данных.
Расширенный стандарт шифрования (AES)
Стандарт расширенного шифрования (Advanced Encryption Standard, AES) появился в 2001 году как замена устаревшему стандарту DES. Он прошел строгий конкурс с участием различных методов шифрования, чтобы определить надежный стандарт, подходящий для различных приложений. Rijndael, блочный шифр с симметричным ключом, вышел победителем и стал основой для AES.
Шифрование AES предлагает различные уровни безопасности в зависимости от длины ключа шифрования: 128-битные, 192-битные и 256-битные ключи. 128-битный ключ подходит для большинства приложений. 192-битные и 256-битные ключи обеспечивают еще более высокий уровень безопасности, поэтому они идеально подходят для защиты более чувствительных и критически важных данных.
Сегодня симметричный алгоритм AES защищает различные приложения и системы, от защиты передачи конфиденциальных данных через Интернет до шифрования секретной информации в хранилищах. Сочетание безопасности и эффективности сделало его краеугольным камнем современных методов шифрования, обеспечивающих конфиденциальность и целостность данных – от транзакций электронной коммерции до безопасной передачи конфиденциальных данных.
Blowfish
Blowfish – это метод блочного симметричного шифрования, разработанный Брюсом Шнайером в 1993 году. Он завоевал популярность благодаря своей простоте, скорости и функциям безопасности. Blowfish подходит для приложений, требующих быстрого шифрования и дешифрования, например, для защиты данных на дисковых накопителях или сетевых коммуникаций.
Гибкость алгоритма при работе с ключами размером от 32 до 448 бит. Хотя Blowfish на протяжении многих лет демонстрирует надежную защиту, его меньший размер блока является потенциальной уязвимостью в некоторых случаях.
В современных условиях, когда доступны более совершенные алгоритмы шифрования с большим размером блока, ограниченный размер блока Blowfish может рассматриваться как ограничение для некоторых критически важных с точки зрения безопасности приложений. В результате другие алгоритмы, такие как AES, завоевали репутацию, благодаря которой они получили более широкое распространение в средах с высоким уровнем безопасности.
Twofish
Twofish – это преемник Blowfish. Это алгоритм блочного шифра с симметричным ключом, разработанный в конце 1990-х годов и известный своими защитными функциями. Он поддерживает размеры ключей 128, 192 и 256 бит, предоставляя ряд возможностей для обеспечения безопасности. Размер его 128-битного блока больше, чем у Blowfish, что обеспечивает повышенную безопасность.
Twofish также использует хорошо известную технику отбеливания ключей, что делает его более устойчивым к специфическим атакам. Его безопасность и адаптивность сделали его привлекательным выбором для различных приложений шифрования, особенно когда пользователям необходимо найти баланс между безопасностью и производительностью.
Хотя Twofish – это надежный метод шифрования с множеством достоинств, его применение остается ограниченным из-за относительно сложной реализации по сравнению с более простыми альтернативами, такими как шифрование AES.
Форматно-сохраняющее шифрование (FPE)
Шифрование с сохранением формата (FPE) – это техника, которая шифрует данные, сохраняя их исходный формат, например, номера кредитных карт, даты или номера социального страхования. FPE используется в таких отраслях, как финансы и здравоохранение, для сохранения целостности формата данных во время шифрования, что делает его совместимым с существующими системами и процессами.
В отличие от традиционных методов шифрования данных, которые часто создают шифротекст с более длинным или значительно измененным форматом, FPE гарантирует, что зашифрованная информация сохранит тот же тип данных, длину и структурные характеристики.
FPE защищает конфиденциальные данные, такие как номера медицинских карт или даты рождения, сохраняя тот же формат для беспрепятственной интеграции с электронными медицинскими картами.
Теперь давайте поговорим о различных типах алгоритмов асимметричного шифрования.
Асимметричные алгоритмы шифрования
Как Вы уже знаете, в асимметричном шифровании мы используем два ключа. Открытый ключ должен быть известен всем, в то время как закрытый ключ хранится в секрете. Закрытый ключ – это единственный ключ, который может расшифровать сообщения, зашифрованные с помощью открытого ключа.
Асимметричное шифрование работает медленнее, чем симметричное, поскольку оно включает в себя более сложные математические операции для шифрования и расшифровки данных с помощью двух отдельных ключей. Последний использует один ключ для шифрования и дешифрования данных, что ускоряет процесс.
Вот наиболее распространенные методы асимметричного шифрования:
Ривест-Шамир-Адлеман (RSA)
Rivest Shamir Adleman (RSA) – это алгоритм асимметричного шифрования, созданный Роном Ривестом, Ади Шамиром и Леонардом Адлеманом в 1977 году. Он является неотъемлемой частью протоколов SSL/TLS, обеспечивающих безопасную передачу данных в Интернете.
RSA превосходит всех в области безопасного шифрования данных и цифровых подписей. Он широко распространен и совместим. Тем не менее, он требует периодического увеличения размера ключа в связи с ростом вычислительной мощности, а управление ключами имеет решающее значение для безопасности.
Безопасность RSA основана на сложности факторизации больших чисел, и будущие квантовые компьютеры могут представлять угрозу. Неадекватное управление ключами также может привести к нарушениям.
Криптография эллиптических кривых (ECC)
Криптография эллиптических кривых (ECC) – это асимметричный метод шифрования, который отличается от других методов шифрования данных тем, что не полагается на проблемы больших чисел. Вместо этого она использует математику кривых.
ECC предлагает значительные преимущества, особенно в условиях ограниченных ресурсов. В отличие от традиционных методов, таких как шифрование RSA, оно обеспечивает надежную защиту при гораздо меньшей длине ключа по сравнению с
Поскольку ECC более эффективен для вычислений и пропускной способности, он идеально подходит для устройств с ограниченной вычислительной мощностью и памятью, таких как мобильные телефоны и IoT-устройства.
Диффи-Хеллмана
Алгоритм Диффи-Хеллмана, созданный Диффи и Хеллманом в 1976 году, позволяет двум сторонам создать общий секрет по незащищенному каналу. Они договариваются о простых числах, вычисляют открытые ключи и используют их для получения общего секрета для безопасной связи, не передавая его по незащищенному каналу.
Основные случаи использования Диффи-Хеллмана включают создание защищенных каналов в зашифрованных коммуникациях, таких как SSL/TLS, которые обеспечивают безопасность передачи данных в Интернете. VPN и приложения для обмена сообщениями также используют его.
Уязвимость в протоколе Диффи-Хеллмана – это атака “человек посередине”. Стратегии защиты включают цифровые сертификаты и такие протоколы, как Internet Key Exchange (IKE) для аутентификации. Длинные простые числа также укрепляют безопасность.
Алгоритм цифровой подписи (DSA)
Теперь давайте рассмотрим алгоритм цифровой подписи (DSA), который основывается на концепциях, рассмотренных в предыдущей подтеме.
DSA создает цифровые подписи (известные как цифровые печати) с помощью закрытых ключей для обеспечения подлинности сообщений. Получатели используют открытые ключи для проверки этих подписей, гарантируя целостность сообщения и его источник. В отличие от шифрования RSA, которое сосредоточено на конфиденциальности, DSA концентрируется на целостности и подлинности данных.
DSA обеспечивает безопасность обмена электронной почтой, обновлений программного обеспечения и цифровых подписей в правительственных, финансовых и ориентированных на безопасность приложениях. Его опасения включают риск компрометации закрытого ключа и потенциальные проблемы с эффективностью.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Какой алгоритм шифрования самый лучший?
Выбор лучшего алгоритма шифрования зависит от Вашего конкретного случая использования и требований.
Какой лучший алгоритм симметричного шифрования?
Лучшим алгоритмом симметричного шифрования является AES, широко известный своей безопасностью, скоростью и возможностью применения.
Какой лучший алгоритм асимметричного шифрования?
Лучшей техникой асимметричного шифрования является RSA, известная своей надежной защитой и универсальностью в таких задачах, как безопасный обмен ключами и цифровые подписи.
Какой алгоритм шифрования является самым надежным?
Самый сильный алгоритм шифрования – AES-256 при правильной реализации.
Какой самый быстрый алгоритм шифрования?
Алгоритм Blowfish работает быстрее, чем другие алгоритмы.
Заключение
В завершение этой статьи Вы уже должны понимать основы шифрования и то, как оно работает. Помните, что существует два основных типа шифрования: симметричное и асимметричное.
Мы можем защитить данные с помощью таких алгоритмов шифрования, как AES, RSA и DES, обеспечивающих наиболее надежную и эффективную защиту. Более того, мы можем комбинировать различные методы шифрования данных, чтобы добиться еще более высоких результатов.
Знаете ли Вы, что, согласно недавнему опросу, 71% людей обеспокоены своей конфиденциальностью в Интернете? Важность защиты конфиденциальных данных еще никогда не была столь очевидна.
Защита конфиденциальных данных – от безопасного программного обеспечения для управления облачными вычислениями до защиты веб-коммуникаций и шифрования файлов и папок – является обязанностью всех участников онлайнового процесса.
Оставайтесь в курсе событий и будьте в безопасности!
Сэкономьте 10% на SSL-сертификатах при заказе сегодня!
Быстрая выдача, надежное шифрование, 99,99% доверия к браузеру, специализированная поддержка и 25-дневная гарантия возврата денег. Код купона: SAVE10
