Лучший в своем классе: история появления стандарта шифрования aes

Методы

Освобождает все ресурсы, используемые классом SymmetricAlgorithm.Releases all resources used by the SymmetricAlgorithm class.

(Унаследовано от SymmetricAlgorithm)

Создает криптографический объект, используемый для выполнения симметричного алгоритма.Creates a cryptographic object that is used to perform the symmetric algorithm.

Создает криптографический объект, задающий реализацию AES для выполнения симметричного алгоритма.Creates a cryptographic object that specifies the implementation of AES to use to perform the symmetric algorithm.

Создает объект-дешифратор для алгоритма симметричного шифрования с текущим свойством и вектором инициализации ().Creates a symmetric decryptor object with the current property and initialization vector ().

(Унаследовано от SymmetricAlgorithm)

При переопределении в производном классе создает объект-дешифратор для алгоритма симметричного шифрования с заданным свойством и вектором инициализации ().When overridden in a derived class, creates a symmetric decryptor object with the specified property and initialization vector ().

(Унаследовано от SymmetricAlgorithm)

Создает объект-шифратор для алгоритма симметричного шифрования с текущим свойством и вектором инициализации ().Creates a symmetric encryptor object with the current property and initialization vector ().

(Унаследовано от SymmetricAlgorithm)

При переопределении в производном классе создает объект-шифратор для алгоритма симметричного шифрования с заданным свойством и вектором инициализации ().When overridden in a derived class, creates a symmetric encryptor object with the specified property and initialization vector ().

(Унаследовано от SymmetricAlgorithm)

Освобождает все ресурсы, используемые текущим экземпляром класса SymmetricAlgorithm.Releases all resources used by the current instance of the SymmetricAlgorithm class.

(Унаследовано от SymmetricAlgorithm)

Освобождает неуправляемые ресурсы, используемые объектом SymmetricAlgorithm, а при необходимости освобождает также управляемые ресурсы.Releases the unmanaged resources used by the SymmetricAlgorithm and optionally releases the managed resources.

(Унаследовано от SymmetricAlgorithm)

Определяет, равен ли указанный объект текущему объекту.Determines whether the specified object is equal to the current object.

(Унаследовано от Object)

При переопределении в производном классе генерирует случайный вектор инициализации (), используемый для алгоритма.When overridden in a derived class, generates a random initialization vector () to use for the algorithm.

(Унаследовано от SymmetricAlgorithm)

При переопределении в производном классе генерирует случайный ключ (), используемый для алгоритма.When overridden in a derived class, generates a random key () to use for the algorithm.

(Унаследовано от SymmetricAlgorithm)

Служит хэш-функцией по умолчанию.Serves as the default hash function.

(Унаследовано от Object)

Возвращает объект Type для текущего экземпляра.Gets the Type of the current instance.

(Унаследовано от Object)

Создает неполную копию текущего объекта Object.Creates a shallow copy of the current Object.

(Унаследовано от Object)

Возвращает строку, представляющую текущий объект.Returns a string that represents the current object.

(Унаследовано от Object)

Определяет, является ли заданный размер ключа допустимым для текущего алгоритма.Determines whether the specified key size is valid for the current algorithm.

(Унаследовано от SymmetricAlgorithm)

Преимущества AES

К основным преимуществам данного алгоритма относят:

  • Рассеивание — изменение любого знака ключа или открытого текста влияет на большое количество знаков шифротекста.

  • Перемешивание — используемые преобразования затрудняют получение статистических зависимостей между открытым и закрытым текстом.

  • Не подвержен многим видам криптоаналитических атак, таких как: дифференциальный криптоанализ, линейный криптоанализ, square — атака.

  • Байт-ориентированная структура, что дает хорошие перспективы для реализации алгоритма в будущих процессорах.

  • Высокое быстродействие на различных платформах.

Реализация AES-256 на Java с помощью фреймворка Spring Security

В данной статье приведу реализацию AES с помощью Java фреймворка Spring Security:

package Main;

import org.springframework.security.crypto.encrypt.Encryptors;
import org.springframework.security.crypto.encrypt.TextEncryptor;
import org.springframework.security.crypto.keygen.KeyGenerators;

/**
 * Created by administrator on 16.03.2018.
 */
public class Main {

    public static void main(String[] args)  {
        final String password = "Here is the password";
        String textToEncrypt = "Hello";

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            String salt = KeyGenerators.string().generateKey();
            TextEncryptor encryptor = Encryptors.text(password, salt);
            String cipherText = encryptor.encrypt(textToEncrypt);
            String decryptedText = encryptor.decrypt(cipherText);
            System.out.println("Src: " + textToEncrypt);
            System.out.println("Cipher: " + cipherText);
            System.out.println("Decrypted: " + decryptedText);
            System.out.println("__________________");
        }
    }
}

Результат работы кода:

Как видите, реализация AES-256 от Spring Security не подводит. Как знать, что это именно AES? В официальной документации есть такое упоминание:

 (Spring Crypto Module)

P.S. Расшифровать подобные сообщения относительно разумными средствами (взломать шифр), не имея ключа в настоящее время не представляется возможным.

Можете попробовать перебором паролей, если у вас в запасе есть сотни миллиардов лет.

P.P.S. Так же на сайте имеется запись о шифровании данных с помощью AES-256 на C#.

Просмотрено:
13 879

Что такое AES

AES или Advanced Encryption Standard – так назывался конкурс, по результатам которого в 1997 году должны были выбрать преемника устаревшего к тому времени стандарта DES. В результате победил стандарт симметричного шифрования Rijndael, который со временем стали называть по названию конкурса, AES.

Проблема DES была в малой длине ключей (56 бит), что при стремительном развитии технологий, в теории позволяло подобрать его брутфорсом (грубым перебором).

Что такое AES

Как работает алгоритм

Метод безопасности применяемый Advanced Encryprion standard AES основан на поочередных подстановках блоков по 16 байт. Операции перестановок могут повторяться неоднократно – они называются “round”. У каждого раунда есть уникальные ключи, которые рассчитываются из ключей шифрования. Это делает алгоритм более стойким по сравнению с другими традиционными потоковыми алгоритмами.

Каким бывает шифрование

Оно бывает двух видов – симметричное и ассимметричное. В первом случае, ключ для шифровки сообщения используется тот же, что и для дешифровки.

При ассиметричным шифровании создается пара ключей:

  1. Открытый: передается серверу для расшифровки сообщения;
  2. и Закрытый: остается на устройстве пользователя. Доступ к зашифрованным закрытым ключом данным может быть получен с соответствующим ему открытым ключом.

Симметричное и асимметричное шифрование

Область применения

AES повсеместно распространенный стандарт, используется многими корпорациями для передачи конфиденциальной информации.

Алгоритм утвержден правительством США и используется, в том числе, для нужд армии, а также:

  • В Wi-Fi и Bluetooth сетях;
  • В мобильных сетях;
  • На iOS, Android;
  • Сайты, программы и серверы, хранящие пароли;
  • Банковские продукты, банкоматы (хотя там AES не настолько популярно, как другие более сложные и ресурсозатратные алгоритмы); ПО и игры;
  • В средствах криптографической защиты данных;
  • В архиваторах (Winrar, winzip);
  • В мессенджерах (whatsapp).

Достоинства

  • Безопасный;
  • Бесплатный;
  • Оптимизированный. Алгоритм эффективно использует вычислительные мощности, поэтому не требователен к оперативной памяти устройства и «железу»;
  • Мультиплатформенный. Реализовывается как на аппаратной части, так и на программной.

Использование в VPN

Практически все VPN сервисы используют AES шифрование с длиной ключа 128 или 256 бит. При этом в обеих случаях соединение с виртуальным сервером будет надежно защищено.

Как взломать алгоритм

Взломать алгоритм, подобрав комбинацию брутфорсом невозможно, так как это займет бесконечно много времени. Однако взламывать 128 битный ключ и не требуется. Все зависит от того, какой протокол используется для передачи. Используя PPTP, при подключении к VPN, достаточно взламать Хэши MD4 длиной 56 байт, что, с использованием облачных сервисов по подбору паролей займет не более суток.

Аппаратное шифрование

Еще в 2008 году Intel добавили поддержку аппаратного шифрования данных AES 256 в свои процессоры x86 архитектуры, что позволило повысить производительность программ, использующих этот алгоритм. Это говорит о популярности данного алгоритма блочного шифрования.

Стойкость шифрования AES 256

Размер ключа Количество комбинаций Время взлома
1 бит 2 Менее сек
16 бит 65536 Пара сек
56 бит (DES) 7*10 в 16 степени 400 сек
128 бит 3.4*10 в 38 степени 1*10 в 18 степени лет
256 бит 1.1*10 в 77 степени 3.3*10 в 56 степени лет

При этом разница между 128 и 256 битным шифрованием не принципиальна. Если кому нибудь удастся взломать 128 битный ключ, 256 битный взломать не составит никаких проблем. С практической точки зрения, 256 битное шифрование надежно ровно настолько же, как и 128 битное, поэтому его применение это маркетинговый ход.

Вывод

Алгоритм AES — признанный лидер шифрования данных. За все время его существования взломать его никому не удалось. Однако это не значит, что никто не смог получить доступ к информации. Используя небезопасные протоколы передачи данных, можно получить доступ к паролям и информации, зашифрованной даже 128 битными ключами.

Определения и вспомогательные процедуры

Определения
Block последовательность бит, из которых состоит input, output, State и Round Key. Также под Block можно понимать последовательность байт
Cipher Key секретный, криптографический ключ, который используется Key Expansion процедурой, чтобы произвести набор ключей для раундов(Round Keys); может быть представлен как прямоугольный массив байтов, имеющий четыре строки и Nk колонок.
Ciphertext выходные данные алгоритма шифрования
Key Expansion процедура используемая для генерации Round Keys из Cipher Key
Round Key Round Keys получаются из Cipher Key используя процедуру Key Expansion. Они применяются к State при шифровании и расшифровании
State промежуточный результат шифрования, который может быть представлен как прямоугольный массив байтов имеющий 4 строки и Nb колонок
S-box нелинейная таблица замен, использующаяся в нескольких трансформациях замены байт и в процедуре Key Expansion для взаимнооднозначной замены значения байта
Nb число столбцов(32-ух битных слов), составляющих State. Для, AES Nb = 4
Nk число 32-ух битных слов, составляющих шифроключ. Для AES, Nk = 4,6, или 8
Nr число раундов, которое является функцией Nk и Nb. Для AES, Nr = 10, 12, 14
Rcon[] массив, который состоит из битов 32-х разрядного слова и является постоянным для данного раунда
Вспомогательные процедуры
AddRoundKey()  трансформация при шифровании и обратном шифровании, при которой Round Key XOR’ится c State. Длина RoundKey равна размеру State(те, если Nb = 4, то длина RoundKey равна 128 бит или 16 байт)
InvMixColumns() трансформация при расшифровании которая является обратной по отношению к MixColumns()
InvShiftRows() трансформация при расшифровании которая является обратной по отношению к ShiftRows()
InvSubBytes() трансформация при расшифровании которая является обратной по отношению к SubBytes()
MixColumns() трансформация при шифровании которая берет все столбцы State и смешивает их данные (независимо друг от друга), чтобы получить новые столбцы
RotWord() функция, использующаяся в процедуре Key Expansion, которая берет 4-х байтное слово и производит над ним циклическую перестановку
ShiftRows() трансформации при шифровании, которые обрабатывают State, циклически смещая последние три строки State на разные величины
SubBytes() трансформации при шифровании которые обрабатывают State используя нелинейную таблицу замещения байтов(S-box), применяя её независимо к каждому байту State
SubWord() функция, используемая в процедуре Key Expansion, которая берет на входе четырёх-байтное слово и применяя S-box к каждому из четырёх байтов выдаёт выходное слово

Теоретические сведения

В ходе исследования способов связки аппаратного шифрования на FPGA и пользовательских программ мы на некоторое время застряли в изучении матчасти и думаем, что имеет смысл изложить здесь некоторые основные моменты.

Ядро Linux

В ядре Linux реализовано множество криптографических алгоритмов: и симметричные шифры, и хеши, и режимы работы блочных шифров. Всё это может использоваться самим ядром: например, для шифрования дисков (dm-crypt) или работы VPN (IPsec). Обеспечением унифицированного доступа к криптографическим функциям занимается Kernel CryptoAPI, котороый позволяет драйверам регистрировать аппаратные реализации соответствующих алгоритмов.

Пользовательские программы также могут обращаться к CryptoAPI. Одним из интерфейсов, предоставляющих такую возможность, является сокет address family и библиотека-обёртка над ним libkcapi. Основной конкурент — модуль ядра (доступ к CryptoAPI через символьное устройство ).

По словам авторов , их решение намного производительнее, чем (см. сравнение).

На схеме показано CryptoAPI, где зарегистрированы две реализации AES-128: программная и аппаратная, обращение к которой происходит через соответствующий драйвер.

Осуществить запрос к CryptoAPI могут, к примеру, , а также модули и . Оба дают пользовательским программам возможность обращаться к криптографической подсистеме ядра, первый — через семейство адресов, второй — через символьное устройство.

Как правило, это выполняется прозрачно: CryptoAPI само, получая запрос, выбирает, какой реализацией пользоваться, однако при желании можно узнать некоторые детали его работы через файл . В нём заданы, в частности, такие поля:

  • — название реализуемого алгоритма.
  • — уникальное название отдельной реализации алгоритма. Те из них, которые оканчиваются на , обычно являются стандартными программными реализациями в ядре.
  • — приоритет. Если у ядра есть несколько реализаций одного и того же алгоритма, оно выберет реализацию с наивысшим приоритетом. Каждый драйвер сам назначает произвольный приоритет при регистрации алгоритма. Выбирается реализация, у которой значение приоритета наибольшее.

Userspace

CryptoAPI, несмотря на то, что уже является высокоуровневой абстракцией, имеет ещё одну обёртку: в userspace мало кто обращается к нему напрямую и большинство программ предпочитает использование библиотек, к примеру, и из проекта . Ими пользуются, например, , и, вполне ожидаемо, . Эти библиотеки поддерживают engines, — то, что обычно называется плагинами, механизмы добавления новых реализаций алгоритмов криптографии.

Разработчиками уже написаны engines для шифрования в ядре через и . Поэтому множество программ автоматически получают доступ к аппаратной реализации криптоалгоритма, если она зарегистрирована в CryptoAPI.

На схеме изображены несколько программ, которые пользуются криптографическими функциями, предоставленными в библиотеках и , способных обратиться к CryptoAPI через или . К примеру, в для того и другого заданы и соответственно.

Encrypting

Now we create a simple encrypt(plain_text, password) function. This function uses the password to encrypt the plain text. Anyone with access to the encrypted text and the password will be able to decrypt it.

def encrypt(plain_text, password):    # generate a random salt    salt = os.urandom(AES.block_size)    # generate a random iv    iv = Random.new().read(AES.block_size)    # use the Scrypt KDF to get a private key from the password    private_key = hashlib.scrypt(password.encode(), salt=salt, n=2**14, r=8, p=1, dklen=32)    # pad text with spaces to be valid for AES CBC mode    padded_text = pad(plain_text)    # create cipher config    cipher_config = AES.new(private_key, AES.MODE_CBC, iv)    # return a dictionary with the encrypted text    return {        'cipher_text': base64.b64encode(cipher_config.encrypt(padded_text)),        'salt': base64.b64encode(salt),        'iv': base64.b64encode(iv)    }

Немного теории

Пропустите этот раздел, если знакомы с понятиями , и .

Вектор инициализации (сокращение от Initialization Vector) является общим параметром при использовании блочных шифров. Он нужен для гарантии того, что повторное шифрование одних и тех же данных с одним и тем же ключом приводит к различным результатам

По этой причине очень важно, чтобы никогда не использовались повторно

С другой стороны, и используются только в аутентифицированных шифрах (иногда также называемых “AEAD”, сокращенно от “Authenticated Encryption with Associated Data”), таких как AES в режиме GCM:

  • — это выходные данные процедуры шифрования, которые затем передаются в процедуру расшифровки для проверки подлинности зашифрованного текста (он должен быть сгенерирован с тем же ключом, который использовался для расшифровки).
  • обозначает “Additional Authentication Data” и представляет собой входной сигнал для процедур шифрования и расшифровки, который используется для вычисления .

Notes on encrypt() function

  1. IV: Initialization vector. The initialization vector must be random and new for each time our encryption function is used. Think of it as a random salt for a cipher.
  2. Scrypt: Scrypt is used to generate a secure private key from the password. This will make it harder for an attacker to brute-force our encryption.
  3. Salt: A new random salt is used for each run of our encryption. This makes it impossible for an attacker to use precomputed hashes in an attempt to crack the cipher. (see rainbow table)
  4. Scrypt :
  5. N is the cost factor. It must be a power of two, and the higher it is the more secure the key, but the more resources it requires to run.
  6. R is the block size.
  7. P is the parallelization factor, useful for running on multiple cores.
  8. Base64: We encode all of our bytes-type data into base64 for convenient string representation

4 ответа

21

Лучший ответ

3 вещи:

  • AES: расширенный стандарт шифрования. Это имя алгоритма шифрования (симметричное шифрование). Другие симметричные алгоритмы шифрования: DES, 3-DES и т.д.
  • 128: Это, вероятно, относится к размеру ключа. Шифрование AES использует 3 ключа (128 бит, 192 бит и 256 бит). Размер блока в AES также составляет 128 бит.
  • CBC: Это режим шифрования, который вы хотите. Существует множество способов шифрования, которые зависят от того, насколько быстро вы хотите, чтобы ваш алгоритм работал, parallelism и уровень безопасности. Несколько режимов: CBC (Cipher Block Chaining), ECB (Электронная кодовая книга), CFB (Cipher Feed Back), CTR (Счетчик) и т.д.

Теперь ваш клиент попросил вас зашифровать с помощью AES-128. Таким образом, вы должны использовать AES-шифрование с 128-битным размером ключа. Любой режим, который вы можете использовать, будет по вашему выбору. Я бы предпочел CBC.

14 окт. 2015, в 12:39
Поделиться

13

Просто короткая заметка о CBC против ECB. При шифровании с использованием ECB каждые 128 бит (в зависимости от размера блока) данных шифруются одним и тем же ключом. Если в открытом тексте есть какой-либо шаблон, полученный зашифрованный текст также будет предсказуемым, независимо от того, насколько хорош алгоритм шифрования.

ECB:

Если вы используете CBC, первый блок получает XOR’d с IV (вектор инициализации) и зашифровывается ключом, а второй блок получает XOR’d с первым блоком, а затем зашифровывается ключом, третий — с второй. Получающийся в результате шифр менее уязвим для частотного анализа.

Недостатком является то, что вы не можете распараллеливать шифрование/дешифрование, так как вам нужен результат предыдущего блока, поэтому он может быть медленнее. Но на практике это не имеет никакого значения.

14 окт. 2015, в 15:44
Поделиться

3

Посмотрев на ссылку, которую вы включили, она говорит, что она будет принимать различные режимы, включая CBC. Если у вас нет конкретной причины не использовать его, используйте AES-128-CBC. Режим CBC — хороший режим общего назначения. Вам также нужно будет понять использование отступов (используйте PKCS # 5 или PKCS # 7, независимо от того, что разрешает ваша система) и Vector Initialisation, IV, чтобы режим CBC работал правильно.

Не используйте режим ECB, так как он небезопасен и содержит информацию о утечках.

14 окт. 2015, в 15:28
Поделиться

Здесь и . означает расширенную службу шифрования, — скорость передачи данных, а — режим шифрования.

Однако это указано и используется только в форматах . До открытия SSL PHP использовал , который не был должным образом разработан (более старые версии PHP).
также может быть обозначен как при использовании .

24 фев. 2017, в 08:12
Поделиться

Ещё вопросы

  • Eigen: std :: set с VectorXd
  • 1Использование Axios CDN для отображения в шаблоне Vue
  • 1Доступ к учетной записи Gmail из Google App Engine
  • 1Как сделать этот объект JSON в массив?
  • 1PHP отображать массив в массиве в массиве
  • Входной файл для нескольких массивов в C ++
  • 1короткий скрипт для обработки каталога, полного файлов, один за другим, с сохранением имен
  • Манипулировать столбцом Var Char в Mysql DB, если он вставлен VB.Net Now ()
  • Запрос на получение имени из таблицы с двумя столбцами идентификаторов
  • Почему эти фиксированные позиции DIV не отображаются в порядке потока документов?
  • Настройка собственного домена для страницы (как в Blogger)
  • 1Как написать onclick действия для динамически генерируемых текстовых представлений в Android?

Примеры атак на AES

Существует несколько моделей атак на данный алгоритм. Я бы хотел остановиться на классе атак по сторонним каналам и кратко рассмотреть 2 соответствующих примера из данного класса.

  1. Атака по времени.

    Данная атака основывается на предположении, что операции в устройствах выполняются за разное время в зависимости от входных данных.Таким образом, имея набор точных измерений времени для разных операций, криптоаналитик может восстановить исходные данные.

    Рассматриваемая атака невозможна на алгоритмы, операции которых выполняются за одинаковое число тактов на всех платформах ( битовые операции над фиксированным числом бит ), но так как алгоритм AES используют операции сложения и умножения, не удовлетворяющие этому требованию, он подвержен атаке по времени.

    Возможные методы противодействия такому виду атаки:

    · Сделать время выполнения всех операций одинаковым, после чего атака по времени становится невозможной. Следует отметить, что данный метод реализовать достаточно сложно, так как оптимизации компилятора, обращение к кэшу и другие факторы могут вносить различные временные отклонения.

    · Добавлять ко времени выполнения операции задержки случайной длительности, это значительно затруднит проведение атаки таким способом.

  2. Атака по энергопотреблению.

    Данная атака основывается на измерении энергопотребления устройства с высокой точностью в процессе работы шифратора. Таким образом криптоаналитик может получить информацию об операциях, выполняемых в устройстве и у него появляется возможность извлечь криптографические ключи или другую секретную информацию из устройства, не оказывая на него непосредственного влияния.

    Возможными методами противодействия такому виду атаки являются:

    · Балансировка энергопотребления — при проведении операции задействовать все аппаратные части устройства.

    · Обеспечение независимости флуктуаций энергопотребления и происходящих в системе процессов.

Расширение ключа

AES использует ключи шифрования трех фиксированных размеров: 128, 192, и 256 бит. В зависимости от размера ключа, конкретный вариант алгоритма AES может обозначаться как AES-128, AES-192 и AES-256 соответственно .
Задача процедуры расширения ключа состоит в формировании нужного количество слов расширенного ключа для их использования в операции AddRoundKey. Как было сказано выше, под «словом» здесь понимается 4-байтный фрагмент расширенного ключа, один из которых используется в первичном наложении материала ключа и по одному – в каждом раунде алгоритма. Таким образом, в процессе расширения ключа формируется 4∗(R+1){\displaystyle 4*(R+1) \,\!} слов.
Расширение ключа выполняется в два этапа, на первом из которых производится инициализация слов расширенного ключа (обозначаемых как Wi{\displaystyle W_i \,\!}): первые Nk{\displaystyle N_k \,\!} (Nk{\displaystyle N_k \,\!} – размер исходного ключа шифрования K{\displaystyle K\,\!} в словах, т.е. 4, 6 или 8) слов Wi{\displaystyle W_i \,\!} (т.е. i=…Nk−1{\displaystyle i = 0 … N_{k-1} \,\!}) формируются их последовательным заполнением байтами ключа (см. рис. 7).

Рис. 7 Инициализация расширенного ключа

Последующие слова Wi{\displaystyle W_i \,\!} формируются следующей последовательностью операций для каждого i=Nk…4∗(R+1)−1{\displaystyle i = N_k … 4*(R+1)-1 \,\!}:Шаг 1. Инициализируется временная переменная T{\displaystyle T\,\!} :
T=Wi−1{\displaystyle T=W_{i-1} \,\!}.
Шаг 2. Данная переменная модифицируется следующим образом:a. если i{\displaystyle i\,\!} кратно Nk{\displaystyle N_k \,\!}, то:T=SubWord(RotWord(T))ÅRCëiNkû{\displaystyle T = SubWord(RotWord(T)) Å RCëi/Nkû \,\!};
константы RCn{\displaystyle RC_n \,\!} представляют собой слова, в которых все байты, кроме первого являются нулевыми, а первый байт имеет значение 2n−1mod256{\displaystyle 2^{n-1} mod 256 \,\!};
b. если Nk=8{\displaystyle N_k = 8 \,\!} и imodNk=4{\displaystyle i mod N_k = 4 \,\!}, то:
T=SubWord(T){\displaystyle T = SubWord(T) \,\!};
c. в остальных случаях модификация переменной T{\displaystyle T\,\!} не выполняется.
Шаг 3. Формируется i{\displaystyle i\,\!}-е слово расширенного ключа:
Wi=Wi−NkÅT{\displaystyle W_i = W_{i-N_k} Å T \,\!}.
Операция SubWord выполняет над каждым байтом входного значения табличную замену, которая была описана выше – см. операцию SubBytes.
Операция RotWord побайтно вращает входное слово на 1 байт влево.
Как видно, процедура расширения ключа является достаточно простой по сравнению со многими другими современными алгоритмами шифрования. Процедура расширения ключа имеет также несомненное достоинство в том, что расширение ключа может быть выполнено «на лету» (on-the-fly), т.е. параллельно с зашифрованием данных.

Другие версии AES

Стандарт допускает только одно значение длины блока state— 128 бит для 3 версий алгоритма AES. В то время как размер ключа в разных версиях отличается: AES-192 использует 192 — битный размер основного ключа и производит 12 раундов шифрования, а AES-256 — 256 битный размер основного ключа и 14 раундов шифрования.

Большее количество раундов делает шифрование сложнее. Таким образом, AES-256 обладает наиболее безопасной реализацией. Однако следует заметить, что чем длиннее ключ и больше раундов, тем выше требование к производительности.

В таблице, показанной ниже, количество Nk — количество слов в ключе, Nb — количество слов в блоке и Nr — количество раундов соответственно.

Неужели алгоритм шифрования AES-256 не может быть взломан?

Еще не было ни одного случая взлома AES-256, но не потому что не было предпринято никаких попыток. Первая атака «biclique» была совершена в 2011 году, против шифрования AES-128, которая провалилась. Атаке потребовалось бы более миллиарда лет, чтобы проложить себе путь через 126-битный ключ, не говоря уже о AES-128.

256-битное шифрование не оставляет никаких шансов для злоумышленников. Для того, чтобы убедиться в этом, приведем пример. Допустим, один миллиард суперкомпьютеров со всего мира решили объединить свои усилия для уничтожения алгоритма шифрования AES. Также предположим, что они могут «подбирать» 250 ключей в секунду, что очень серьезно, так как это сделает их способными перебирать примерно один квадриллион ключей в секунду. В годах это около 31 557 600.

Это означает, что с миллиардом суперкомпьютеров, вычисляющих в нон-стопе в течение года, они смогут проверить только около 275 ключей. Другими словами потребуется 234 года, чтобы было обработано 0,1% от всех возможных вариантов. Поэтому военные могут быть уверены, что никто не станет красть их данные в ближайшее время. Сколько будет существовать такая защита, неизвестно. Но когда AES-шифрование устареет, то, возможно станет доступна и для различных организаций.

Является ли шифрование военного уровня необходимым?

Конечно, существуют и другие алгоритмы шифрования, которые также отлично выполняют свою работу по защите личных данных. Но в отличии от AES они не гарантируют на 100% защиту от атак. Поэтому не рекомендуется применять ничего, кроме AES шифрования для безопасности своих данных.

Путь от RC5 к RC6

Возьмем от RC5 все самое лучшее:

  • Простоту

  • Безопасность

  • Хорошую эффективность

Рассмотрим основные шаги, которые привели Рональда Ривеста к конечному варианту RC6.

Начнем с базового полу-раундового(переменные обновляются поочередно) алгоритма RC5:

Запустим параллельно две копии RC5. Первую на регистрах A и B, а другую на C и D:

Вместо того, чтобы менять местами A на B и C на D, поменяем регистры (A, B, C, D) = (B, C, D, A). В этом случае вычисления на блоке AB перемешиваются с вычислениями на блоке CD:

Далее еще раз смешаем AB и CD переставив циклические сдвиги:

Вместо того, чтобы использовать в качестве сдвигов B и D, как указано выше, будем использовать измененные версии этих регистров. Проще говоря, мы хотим сделать так, чтобы величина циклического сдвига зависела от битов входного слова.

Частный случай такого преобразования функция , за которой следует сдвиг влево на пять битовых позиций:

И на десерт сделаем так, чтобы операции, используемые на начальном шаге первого раунда и заключительном шаге последнего раунда отличались от преобразований всех остальных раундов(такая операция, называются pre- и post-whitening):

Теперь после того, как мы тут все замиксовали, посмотрим еще раз на то, что имеем:

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий