Криптография с симметричным ключом

Криптография в наши времена переживает настоящий расцвет – теперь это уже не только прерогатива военных и специалистов по безопасности, но и полноценная наука со своим теоретическим аппаратом, принципами и правилами. А всё потому, что в современном обществе информация имеет чуть ли не большую ценность, нежели реальные деньги.

На данный момент, существует две принципиально разных области криптографии – с асимметричным ключом и с симметричным. Обе эти области активно разрабатываются, а иногда и комбинируются для более эффективного решения насущных проблем цифровой безопасности. Но первой была именно криптография с симметричным ключом, так что именно о ней мы сейчас и поговорим.

Что это такое?

Если кратко, то это любой алгоритм, в котором для шифрования и для дешифровки используется один и тот же код. Его можно передавать другой стороне, но исключительно по защищённым каналам передачи данных. И исключительно тем лицам, кому можно доверять.

Как правило, и передающий, и принимающий, знают принцип работы алгоритма шифрования и единственное, что им нужно для нормальной работы с передаваемой информацией – общий ключ. Поскольку он подбирается случайным образом, взломать его достаточно сложно, так что его длина не такая уж большая – от 128 до 256 бит.

Какие существуют основные варианты?

Существует несколько основных алгоритмов такого шифрования:

• Простая перестановка
• Одиночная перестановка по ключ
• Двойная перестановка
• Метод «Магического квадрата»

Также все подобные шифры делятся на 2 большие группы:

• Блочные. Данные обрабатываются блоками заранее заданной длины, каждый блок подвергается нескольким циклам перемешивания – раундам.
• Поточные. Последовательно обрабатывается каждый бит или байт информации. Способ более сложный, выстраивается на основе блочного шифрования.

Преимущества и недостатки

Симметричное шифрование – самый первый способ кодирования информации, изобретённый человечеством. Именно поэтому он характеризуется следующими преимуществами:

• Высокая скорость работы
• Простота реализации алгоритмов
• Высокий уровень устойчивости гарантируется ключом меньшей длины
• Предсказуемость и изученность

Недостатки у него, впрочем, тоже есть. Основная – сложность обмена ключами. Эта информация должна передаваться исключительно по защищённым каналам, чтобы никто посторонний не мог ей воспользоваться. Также крайне важно соответствие каждой используемой машины высоким стандартам безопасности.

Современные примеры использования

Симметричное шифрования лежит в основе большинства принципов защиты информации в современных компьютерных системах. Так, например, Advanced Encryption Standard (AES) используется правительством США для защиты конфиденциальной информации высокого уровня секретности. Аналогичный метод применяется и в странах СНГ - ГОСТ 28147-89. А алгоритм 3DES, например, долгое время использовался для обеспечения безопасности в индустрии электронных платежей. Кроме того, подобные методы шифрования часто лежат в основе более современных гибридных шифров, сочетающих как симметричные, так и асимметричные подходы.