Szyfrowanie ma kluczowe znaczenie dla ogólnego bezpieczeństwa w Internecie. Obecnie w użyciu są różne systemy szyfrowania, ale wszystkie działają na zasadzie szyfrowania danych za pomocą algorytmu matematycznego, szyfrując informacje w kodzie.
Jednym z najpopularniejszych obecnie standardów szyfrowania jest Advanced Encryption Standard (AES). Jest to wariant szyfru blokowego Rijndael i jest dostępny w trzech rozmiarach kluczy: 128, 192 i 256 bitów.
Czym więc jest szyfrowanie AES-256 i jak to działa?
Co to jest AES?
AES to szeroko przyjęty standard szyfrowania danych, który jest używany na całym świecie. Jest to standard federalny używany przez rząd Stanów Zjednoczonych i zapewnia znaczne bezpieczeństwo i ochronę.
AES jest rodzaj szyfrowania symetrycznego, który używa tego samego klucza do szyfrowania i deszyfrowania Twoje dane. Zasadniczo zarówno nadawca, jak i odbiorca wymagają tego samego klucza do odszyfrowania danych. Szyfrowanie symetryczne jest szybsze, choć nieco mniej bezpieczne niż szyfrowanie asymetryczne.
Co to jest szyfr blokowy?
Aby zrozumieć, jak działa AES-256, ważne jest zrozumienie szyfrów blokowych. Blok oznacza po prostu jednostkę informacji podzieloną przed zaszyfrowaniem. Standardowy AES używa 128-bitowego rozmiaru bloku.
Aby zwizualizować, 16 bajtów pomnożonych przez 8 bitów daje 128 bitów w każdym bloku. Więc bez względu na rozmiar klucza, rozmiar bloku pozostaje taki sam. AES przeszedł sporo ataków, ale nie został jeszcze złamany.
AES-256 to najbezpieczniejsza wersja, choć wymaga większej mocy obliczeniowej. Biorąc pod uwagę zbliżające się zagrożenie kryptografia post-kwantowa, wielu uważa, że AES-256 jest odporny na kwanty, co oznacza, że komputery kwantowe nie powinny złamać szyfru.
Jak rozmiar bloku wpływa na bezpieczeństwo?
Wielkość bloku ma również pośredni wpływ na bezpieczeństwo szyfru. Zasadniczo im większy blok, tym więcej danych można zaszyfrować bez ich duplikowania. Jeśli jednak rozmiar bloku jest zbyt mały, może to wpłynąć na bezpieczne użycie szyfru.
Szyfr blokowy ma być pseudolosową permutacją, co oznacza po prostu, że jeśli dane wejściowe są różne, dane wyjściowe również powinny się automatycznie różnić. AES używa głównie 128-bitowego rozmiaru bloku, w którym dane są dzielone na tablicę 4x4 zawierającą 16 bajtów.
Jednak chociaż rozmiar bloku nie wpływa bezpośrednio na bezpieczeństwo szyfrowania, ma to wpływ na bezpieczeństwo trybu. Wszystkie szyfry blokowe są zazwyczaj wdrażane w różnych trybach działania, więc bezpieczeństwo każdego trybu zależy od dwóch elementów: bezpieczeństwo samego szyfru blokowego i bezpieczeństwo trybu, gdy szyfr blokowy zostanie zastąpiony pseudolosowym permutacja.
Zasadniczo im więcej danych przetwarzasz w trybie działania, tym bardziej eksponuje ten tryb, ponieważ krótszy rozmiar bloku powoduje wzrost prawdopodobieństwa sukcesu przeciwnej strony. Z biegiem czasu części permutacji, które są ukryte, nadal są ujawniane, ostatecznie ujawniając pełną permutację.
Tak więc, jeśli masz N-bitowy szyfr blokowy i wiesz, że nie różni się on niczym od pseudolosowej permutacji N-bitowej, bezpieczeństwo Twojego szyfru ucierpi, jeśli użyjesz go w trybie działania. Aby zapewnić, że bezpieczeństwo trybu nie zostanie naruszone, najlepiej użyć większego rozmiaru bloku.
W jaki sposób AES-256 szyfruje Twoje dane?
Podstawowa koncepcja szyfrowania polega na tym, że szyfr zastępuje każdą jednostkę informacji inną, w zależności od klucza bezpieczeństwa. Na przykład AES-256 wykonuje 14 rund szyfrowania, dzięki czemu jest niezwykle bezpieczny.
Kroki obejmują dzielenie danych na bloki, zastępowanie różnych bajtów, przesuwanie wierszy i mieszanie kolumn, aby całkowicie zaszyfrować informacje. Pod koniec procesu wynikiem jest całkowicie losowy zestaw znaków, który nie będzie miał sensu dla nikogo, jeśli nie będzie miał klucza deszyfrującego.
AES-256 jest najdłuższym, a także najsilniejszym poziomem szyfrowania, jaki oferuje. Aby spojrzeć na to z innej perspektywy, haker musiałby wypróbować 2256 dyskretnych kombinacji, każda o łącznej liczbie 78 cyfr, aby przełamać szyfrowanie.
W gruncie rzeczy liczba ta jest większa niż liczba gwiazd we wszechświecie! To sprawia, że jest odporny na ataki brutalnej siły i jest najpotężniejszym standardem szyfrowania na świecie.
Zastosowania AES-256
AES-256 jest najbardziej wytrzymałym wariantem, więc nie zawsze jest idealny do prostych zastosowań. Jednak AES-256 jest używany przez dostawców VPN i do zabezpieczania baz danych.
Biblioteki AES są dostępne dla popularnych języków programowania, takich jak C, C++, Java, a nawet Python. Jeśli używasz menedżera haseł, takiego jak 1Pass lub LastPass, prawdopodobnie używasz już AES-256 do szyfrowania poufnych informacji.
Nawet aplikacje do przesyłania wiadomości, takie jak WhatsApp, używają szyfrowania AES-256 do szyfrowania wiadomości. Nowoczesne komputery korzystające z procesorów Intel lub AMD mają już wbudowane instrukcje AES, a prawie wszystkie instytucje finansowe wykorzystują szyfrowanie AES do szyfrowania poufnych informacji.
Krótko mówiąc, AES jest wszędzie.
Szyfrowanie będzie tylko silniejsze
W miarę jak świat zmierza w kierunku decentralizacji, a hakerzy stają się bardziej kreatywni, standardy szyfrowania będą coraz silniejsze. Już teraz standardy kryptograficzne wymagają kluczy publicznych i prywatnych do weryfikacji transakcji, więc można oczekiwać, że standardy bezpieczeństwa będą jeszcze lepsze.
