Современные алгоритмы шифрования

Что такое алгоритм шифрования

В процессе шифрования обратимо преобразуют информацию с целью защиты от постороннего вмешательства. Доступ к данным имеют пользователи, которые успешно прошли авторизацию. Процедура нацелена главным образом на соблюдение конфиденциальности.

Рассматриваемый алгоритм представляет собой ключевой инструмент современной криптографии, направленной на сохранение конфиденциальности информации субъектов, потребляющих контент и выполняющих различные действия в Глобальной сети. В основе какого-либо шифровального алгоритма лежит ключ. По его принадлежности идентифицируют авторизированных клиентов. Надежный шифр оценивают по параметру криптографической стойкости, то есть свойству противостояния дешифрованию. В ключ, который формирует алгоритм, вносят конкретные данные, являющиеся секретными. Объем такого объекта измеряют в битах.

Для чего применяются

Применяемые в настоящее время алгоритмы шифровки направлены на выполнение нескольких ключевых функций:

• сохранение информации в секретности таким образом, чтобы помимо владельца и адресата больше никто не имел доступ к передаваемым и хранимым сведениям;
• обеспечение безопасности пользователей сетевых ресурсов за счет отсутствия возможности ознакомления с данными для посторонних лиц при любых обстоятельствах, включая копирование, то есть постоянство и стабильность защиты информации, независимо от места нахождения;
• информационная целостность предполагает недопустимость изменений путем подмены или редактирования в процессе передачи данных.

Какие бывают

По мере совершенствования криптографии разработаны разные способы преобразования информации в шифр. Современные процедуры шифрования отличаются от более ранних версий алгоритмов сложностью и высокой эффективностью. Выделяют несколько ключевых форматов шифровки данных:

• симметричный;
• ассиметричный;
• блочный.

Симметричные

Симметричная методика построена на единственном ключе, применяемом для получения шифра и расшифровки информации. Подобный подход позволяет упростить трансформацию данных. К примеру, с целью шифрования некоторого слова осуществляют замену каждого буквенного символа на букву через определенное количество алфавитных позиций. Дешифровку в таком случае реализуют в обратной последовательности.

Ключевым параметром криптоустойчивости рассматриваемого способа шифрования считают длину ключа. Минимальный размер озвученного показателя составляет 128 бит. При повышении этого порога алгоритм оценивают как эффективный. Разгадать сформированный данным образом шифр достаточно сложно. На решение задачи компьютерам с большой мощностью необходимо потратить годы, чтобы получить доступ к пользовательским сведениям. Преимущества симметричного алгоритма:

• задействование малого объема вычислительной мощности;
• быстрота обработки информации;
• отсутствие негативного воздействия на скорость соединения по сети Интернет.

В качестве отрицательных сторон изучаемого типа шифрования выделяют потребность в передаче ключа обеим сторонам информационного обмена. В результате возрастает вероятность перехвата конфиденциальных сведений. При получении ключа посторонним пользователем информация становится открытой для злоумышленников.

Асимметричные

Ассиметричный алгоритм разработан по принципу использования неодинаковых ключей для преобразования данных, обладающих математическими связями, в шифр и обратной процедуры. В некоторых информационных источниках подобный метод называют шифрованием с открытым ключом. Наряду с ним существует закрытый ключ. Современный стандарт для надежного ключа считают в 2048 бит. Особенность озвученного метода шифровки состоит в высокой степени безопасности информации. Публичный ключ открыт для аудитории и размещен в общем доступе. Закрытый вариант позволяет выполнять дешифрование и защищен от постороннего вмешательства.

В качестве примера целесообразно рассмотреть сервера электронной почты, подключение к которым разрешено для широкого круга общественности. При этом надежная защита единственного ключа предотвращает взлом персональных данных, гарантируя безопасность пользователям. В отличие от предыдущего способа шифровки в данном случае отсутствует потребность в обмене ключами между двумя сторонами информационного обмена. Дешифровка сведений предусматривает обязательное прохождение аутентификации, что исключает открытие информации для посторонних лиц.

Блочные

В симметричной системе шифровки предусмотрено несколько форматов создания шифра, один из которых является блочным алгоритмом. Подобная схема предполагает шифрование информации целыми блоками одинаковой протяженности. Параметр длины в этом случае определяет алгоритм. По итогам разбивки текстовых сведений на блочные фрагменты такие компоненты шифруют в порядке очереди. Рассматриваемый метод криптографии применим к завершенному тексту, который готов к обработке. Это обусловлено необходимостью учета системой всех начальных символов блока.

Требования к алгоритмам шифрования

Работоспособные алгоритмы шифровки, используемые в информационно-вычислительных комплексах с широким кругом пользователей, соответствуют следующим условиям:

• возможность дешифровки исключительно при наличии ключа;
• количество процедур для открытия ключа по доступному тексту и соответствующему шифру не должно быть меньше, чем число всех возможных ключей;
• понимание алгоритма создания шифра не снижает степень сложности криптографического анализа для взлома ключей и расшифровки информации;
• при внесении несущественных корректировок в ключ значительно меняется криптограмма;
• незначительная редакция открытого текста при отсутствии изменений ключа сопровождает существенная трансформация криптограммы;
• постоянство структуры алгоритма шифрования;
• при создании шифра установлен контроль над обрабатываемым текстов и ключом;
• степень сложности взлома очередного ключа по очереди ранее используемых ключей соответствует аналогичным показателям вскрытия ключа по открытому тексту и соответствующей ему криптограмме;
• однородность совокупности ключей без уязвимых элементов с точки зрения криптографического анализа;
• однородность структуры криптограммы, отсутствие отдельных фрагментов с разным уровнем доступности;
• возможность программной и аппаратной реализации алгоритма шифровки.

Лучшие алгоритмы

Из множества разновидностей алгоритмов симметричного типа выделяют AES или Advanced Encryption System. Данный стандарт относят к основному комплексу блочных шифров. Особенность этого способа шифрования заключается в неодинаковом размере блоков и разных протяженностей ключей. Принцип функционирования AES состоит в перестановке и подстановке. На первом этапе информацию преобразуют в блоки. Далее предусмотрена процедура генерации шифра посредством ключа по процедуре:

• добавление ключей;
• перемещение столбцов;
• сдвиг строк.

По мере увеличения длины ключа количество перечисленных трансформаций растет. Алгоритм AES завоевал репутацию скоростного и надежного способа шифрования. По этой причине данный метод используют с целью гарантии безопасности интернет-сайтов, Wi-Fi, каналов связи, разных приложений и других ресурсов.

Алгоритм RSA наиболее распространен среди ассиметричных алгоритмов. Принцип работы рассматриваемой технологии обладает низким уровнем сложности и высокой эффективностью. В основе реализации шифрования «первичная факторизация». В процессе создания шифра предусмотрено умножение пары начальных чисел заданного размера. По итогам процедуры формируют новое крупное число. При дешифровании необходимо установить исходные числа. С первого взгляда метод производит впечатление простого математического процесса. Несмотря на это суждение, в RSA применяют ключи любой протяженности, что повышает надежность алгоритма и одновременно с этим способствует легкой реализации.

Способ шифрования ECC подразумевает использование эллиптической кривой в формате совокупности точек. Процесс получения числа состоит в выборе числа, которое умножают на другое число. Каждое из итоговых значений соответствует точке, расположенной в пределах кривой. Смысл расшифровки этого вида заключается в определении конечной точки, что реализуемо с низкой долей вероятности при отсутствии информации о первом числе. В ECC применяют более короткие ключи, чем в RSA, но по степени безопасности этот метод превосходит актуальных конкурентов из классификации. Алгоритм не требует высокой производительности и не нагружает сеть.