Wyobraź sobie dwóch spartańskich generałów wymieniających plany wojenne. Nie ufają posłańcowi. Nie ufają poczcie. Mają jeden tajny kod. Jeśli osoba podsłuchująca odbierze wiadomość, dla każdego, kto nie zna kodu, będzie ona wyglądać jak bezsensowny ciąg znaków. Jest to podstawowa zasada szyfrowania symetrycznego.
Komputery działają w ten sam sposób. Kiedy dwie maszyny muszą bezpiecznie przesyłać dane przez sieć, używają algorytmu klucza symetrycznego. Obie strony połączenia mają ten sam tajny klucz. Klucz ten działa jak szyfr. Szyfruje pakiet przed jego wysłaniem przez nadawcę i odszyfrowuje go w momencie dotarcia do odbiorcy.
To nie jest tylko teoretyczna koncepcja dla szpiegów. To podstawa bezpiecznej komunikacji dla milionów urządzeń każdego dnia.
Jak kod działa w praktyce
Już rozumiesz logikę. Po prostu nie zdajesz sobie sprawy, że go użyłeś.
Wyobraź sobie, że chcesz wysłać notatkę do przyjaciela. Decydujesz, że każdą literę należy przesunąć o dwie pozycje w alfabecie w dół. „A” staje się „C”. „B” staje się „D”. Powiedz znajomemu zasadę: „Przesuń dwie pozycje”. Odbiera zniekształcony tekst i wykonuje operację odwrotną. Oryginalna wiadomość zostanie przywrócona. Dla każdego, kto widzi tę notatkę, są to po prostu przypadkowe litery.
Komputery robią to samo. Ale nie używają przesunięcia dwóch liter. Używają kluczy, które są znacznie dłuższe i bardziej złożone. Stojąca za tym matematyka powstrzymuje hakerów.
Pierwszym głównym algorytmem szyfrowania symetrycznego opracowanym w Stanach Zjednoczonych był standard szyfrowania danych (DES). Zostało zatwierdzone w latach 70. Użył klucza 56-bitowego.
W tamtym czasie 56 bitów wydawało się niezawodne. Dziś jest to śmiesznie słaba obrona.
Dlaczego DES się nie powiódł, a jego miejsce zajął AES
Szybkość jest wrogiem słabego szyfrowania.
Od lat 70. procesory komputerowe stały się wykładniczo szybsze. Nowoczesna maszyna może przeprowadzać ataki siłowe — wypróbowując każdą możliwą kombinację klawiszy — znacznie szybciej, niż człowiek jest w stanie mrugnąć.
Klucz 56-bitowy oferuje 70 biliardów kombinacji. To brzmi jak dużo. To 70 000 000 000 000 000 opcji. Ale w przypadku nowoczesnej karty graficznej hakowanie jest banalne. Dzieje się to w ułamku sekundy. DES nie jest już uważany za bezpieczny.
Przemysł potrzebował bardziej niezawodnej ochrony. Znaleziono go w standardzie Advanced Encryption Standard (AES).
AES zastąpił DES. Wykorzystuje klucze o długości 128, 192 lub 256 bitów.
Aby zrozumieć różnicę, 128-bitowy klucz ma ponad 300 bilionów bilionów bilionów bilionów możliwych kombinacji. Spróbuj przejść przez każdy z nich. Umrzesz ze starości, zanim znajdziesz właściwy klucz. Dlatego większość ekspertów uważa, że AES jeszcze przez długi czas pozostanie wystarczającym standardem szyfrowania.
Historyczne korzenie substytucji
To nie jest nowa technologia. Ta logika obowiązuje od tysiącleci.
Podobną metodę podstawienia zastosował Juliusz Cezar. Przesunął litery o trzy pozycje w górę alfabetu. Jeśli miał napisać „CROSSING THE RUBICON”, napisał „FURVV LQJWK HUXEL FRQ”.
Podzielił także tekst na grupy o jednakowej wielkości. Dzięki temu długość słów była mniej oczywista. To dodało kolejną warstwę zamieszania dla każdego, kto przechwycił jego zwoje.
Nowoczesne szyfrowanie symetryczne jest cyfrową ewolucją tej samej podstawowej idei. Obie strony dzielą tajemnicę. Jedna strona zniekształca dane. Drugi je przywraca. Różnica polega na skali. I prędkość. I stawki.
W świecie, w którym dane to nowa ropa naftowa, przechowywanie ich w zamknięciu i tylko Ty masz klucz to jedyny sposób na zachowanie bezpieczeństwa.
