Симетричне шифрування ґрунтується на простій ідеї. І відправник, і одержувач володіють одним і тим самим секретним ключем. Цей загальний ключ шифрує дані перед їх передачею по мережі. Він розшифровує пакет при отриманні. Два учасники обміну комп’ютера повинні заздалегідь узгодити цей код. Без нього ніхто інший не може отримати доступу до інформації.
Згадайте простий шифр Цезаря. Ви зсуваєте кожну букву у вашому повідомленні на дві позиції вперед. “A” стає “C”. “B” стає “D”. Ваш друг знає це правило. Він зрушує букви назад. Він читає ваше повідомлення. Сторонній бачить лише безглуздий набір символів. Це працює, тому що обидві сторони поділяють розуміння правила зсуву. Комп’ютери роблять те саме. Тільки їхні ключі значно довші і набагато складніші.
Історія та обмеження DES
Стандарт шифрування даних (DES) був першим великим симетричним алгоритмом, затвердженим урядом США у 1970-х роках. Він спирався на 56-бітний ключ. На той час це здавалося безпечним. Сьогодні це не так.
Комп’ютери стали набагато швидшими з 70-х років. Атака грубою силою (brute force) пробує кожну можливу комбінацію, доки знайде правильний ключ. При довжині ключа в 56 біт існує понад 70 квадрильйонів комбінацій. Це звучить як величезна кількість. Сучасне обладнання може зламати це протягом короткого часу. DES фактично застарів захисту конфіденційних даних.
«Експерти з безпеки більше не вважають DES безпечним… атака грубою силою може легко розшифрувати зашифровані дані за короткий час».
Чому AES замінив DES
Розширений стандарт шифрування (AES) прийшов на зміну DES. AES використовує набагато довші ключі. Він підтримує ключі довжиною 128, 192 чи 256 біт. Різниця у безпеці колосальна. 128-бітний ключ має понад 300 нонтільйонів можливих комбінацій. Це число настільки велике, що його важко зрозуміти.
Більшість експертів вважають, що AES залишатиметься достатнім протягом тривалого часу. Обчислювальна потужність, необхідна його злому методом грубої сили, нині непрактична. Йдеться не лише про алгоритм. Йдеться про колосальний масштаб простору ключів.
Як працює симетричне шифрування
Симетричне шифрування вимагає попередньої координації. Ви повинні знати, які комп’ютери спілкуватимуться. Потім ви встановлюєте ключ на кожен із них. Це головний недолік. Якщо у вас десять комп’ютерів, вам потрібно безпечно передати ключ дев’ять разів. Кожна пара потребує унікального ключа, якщо ви хочете, щоб вони спілкувалися приватно.
Саме тому існує асиметричне шифрування. Симетричне шифрування швидше передачі великих обсягів даних. Асиметричне краще підходить для початкового рукостискання (handshake). Але симетричне шифрування залишається основним робочим конем у сфері безпеки даних. Воно використовується у всьому, від шифрування жорстких дисків до безпечних месенджерів.
Принцип залишається незмінним. Один і той самий ключ. Один і той самий замок. Один і той самий ключ. Одне й те саме розблокування. Якщо ключ вкрадено, безпека порушена. Якщо ключ зберігається в секреті, дані в безпеці. Це бінарна ситуація.
Порівняння стандартів шифрування
При розгляді еволюції симетричного шифрування перехід від DES до AES наголошує на зміні ландшафту обчислювальної потужності. DES використовував 56-бітний ключ, в той час як AES пропонує варіанти 128-, 192- або 256-біт. Кількість можливих комбінацій зросла з 70 квадрильйонів до більш ніж 300 нонтільйонів лише за 128-бітного ключа.
| Характеристика DES | AES |
| :— | :— | :— |
| Довжина в бітах | 56 біт | 128, 192 чи 256 біт |
| Статус безпеки | Застарілий | Поточний стандарт |
| Кількість комбінацій ключів | ~70 квадрільйонів | >300 нонтільйонів (128 біт) |
| Ризик атаки грубою силою | Висока | Зневажливо малий |
The
