Симметричное шифрование основано на простой идее. И отправитель, и получатель владеют одним и тем же секретным ключом. Этот общий ключ шифрует данные перед их передачей по сети. Он же расшифровывает пакет при получении. Два участвующих в обмене компьютера должны заранее согласовать этот код. Без него никто другой не может получить доступ к информации.
Вспомните простой шифр Цезаря. Вы сдвигаете каждую букву в вашем сообщении на две позиции вперед. «A» становится «C». «B» становится «D». Ваш друг знает это правило. Он сдвигает буквы обратно. Он читает ваше сообщение. Посторонний видит лишь бессмысленный набор символов. Это работает, потому что обе стороны разделяют понимание правила сдвига. Компьютеры делают то же самое. Только их ключи значительно длиннее и гораздо сложнее.
История и ограничения DES
Стандарт шифрования данных (DES) был первым крупным симметричным алгоритмом, утвержденным правительством США в 1970-х годах. Он опирался на 56-битный ключ. В то время это казалось безопасным. Сегодня это уже не так.
Компьютеры стали намного быстрее с 70-х годов. Атака грубой силой (brute force) пробует каждую возможную комбинацию, пока не найдет правильный ключ. При длине ключа в 56 бит существует более 70 квадриллионов комбинаций. Это звучит как огромное число. Современное оборудование может взломать это за короткое время. DES фактически устарел для защиты конфиденциальных данных.
«Эксперты по безопасности больше не считают DES безопасным… атака грубой силой может легко расшифровать зашифрованные данные за короткое время».
Почему AES заменил DES
Продвинутый стандарт шифрования (AES) пришел на смену DES. AES использует гораздо более длинные ключи. Он поддерживает ключи длиной 128, 192 или 256 бит. Разница в безопасности колоссальна. 128-битный ключ имеет более 300 нонтиллионов возможных комбинаций. Это число настолько велико, что его трудно осознать.
Большинство экспертов считают, что AES будет оставаться достаточным в течение длительного времени. Вычислительная мощность, необходимая для его взлома методом грубой силы, в настоящее время непрактична. Речь идет не только об алгоритме. Речь идет о колоссальном масштабе пространства ключей.
Как работает симметричное шифрование
Симметричное шифрование требует предварительной координации. Вы должны знать, какие компьютеры будут общаться. Затем вы устанавливаете ключ на каждый из них. Это главный недостаток. Если у вас есть десять компьютеров, вам нужно безопасно передать ключ девять раз. Каждая пара нуждается в уникальном ключе, если вы хотите, чтобы они общались приватно.
Именно поэтому существует асимметричное шифрование. Симметричное шифрование быстрее для передачи больших объемов данных. Асимметричное лучше подходит для начального рукопожатия (handshake). Но симметричное шифрование остается основной рабочей лошадкой в сфере безопасности данных. Оно используется во всем, от шифрования жестких дисков до безопасных мессенджеров.
Принцип остается неизменным. Один и тот же ключ. Один и тот же замок. Один и тот же ключ. Одно и то же разблокирование. Если ключ украден, безопасность нарушена. Если ключ хранится в секрете, данные в безопасности. Это бинарная ситуация.
Сравнение стандартов шифрования
При рассмотрении эволюции симметричного шифрования переход от DES к AES подчеркивает изменение ландшафта вычислительной мощности. DES использовал 56-битный ключ, в то время как AES предлагает варианты 128-, 192- или 256-бит. Количество возможных комбинаций выросло с 70 квадриллионов до более чем 300 нонтиллионов всего лишь при 128-битном ключе.
| Характеристика | DES | AES |
|---|---|---|
| Длина в битах | 56 бит | 128, 192 или 256 бит |
| Статус безопасности | Устаревший | Текущий стандарт |
| Количество комбинаций ключей | ~70 квадриллионов | >300 нонтиллионов (128 бит) |
| Риск атаки грубой силой | Высокий | Пренебрежимо малый |
The
