Один из наиболее широко используемых схем подписи на основе хеш-функций – это схема подписи Меркля (MSS). MSS основана на конструкции Меркля-Дамгарда, которая используется для создания одноразовой подписи на основе хеш-функции. Безопасность MSS основана на сложности поиска двух разных сообщений, которые имеют одинаковое значение хеша. Криптография на основе хэш-функций основана на использовании хэш-функций, которые являются математическими функциями, которые принимают входные данные и производят выход фиксированного размера. Безопасность криптографии на основе хэш-функций основана на сложности стратегии торговли на криптобирже поиска коллизий, когда два разных входа дают одинаковый выход. Криптография на основе хэш-функций в настоящее время используется для цифровых подписей, но она не так эффективна, как другие типы криптографии.
Хеш-функции как алгоритмы шифрования информации
Вычисляются они по формуле 2 в степени2 в степени N+1. Если вместо N мы начнемподставлять числа, начиная с нуля, тополучим следующий ряд. И будет использоваться длярасшифрования всех полученных сообщений.То есть шифрование станет асимметричным. Постоянное перемножение его друг надруга N-1 раз – это очень медленныйспособ, особенно если представить, чтов роли N будет выступать не число 8, ачисло квадриллион. Чтобы оптимизироватьэто вычисление, можно пойти немногодругим путем. Вместо полного перемножениячисел друг на друга, мы будем сохранятьпромежуточные результаты, возводя ихв криптография и шифрование степень 2.
Шифрование данных: что такое и зачем нужно
В данном случае значением i будет являтьсяиндекс элементов по порядку от 0 до 255.А значением j будет выступать индексмассива, с которым мы элемент i поменяемместами. Чтобы этот j найти, мы складываем его стекущим элементом массива S и прибавляемк нему каждый следующий по порядкуэлемент ключа. При этом, чтобы невыйти за пределы ключа, если он окажетсяменьше 255 символов, мы поделим с остаткомего текущий индекс на длину ключа. Перед тем, как мы приступимк выполнению 16 раундов Фестиля, намнужно произвести первоначальнуюперестановку всех битов исходногосообщения. Это и все остальные перестановки,как мы вскоре увидим, осуществляютсяна основе уже подготовленных заранеетаблиц, которые легко можно будетразличить по их соответствующему номеру. Названная эта сеть была вчесть ученого Хорста Фейстеля, которыйявлялся одним из разработчиков этогошифра.
Как обеспечить надежное шифрование?
Вначале мы по таблице 1производим замену байтов, как это былос ключом. Затем производим циклическиесдвиги влево на уровне байтов строкматрицы. Первая строка сдвигается на0, вторая на 1, третья на 2 и четвертая на3. Взлом удался благодаряпроекту распределённых вычислений, вкотором 600 добровольцев из 20 странодновременно предоставляли своивычислительные ресурсы. 425 бит длябезопасности оказалось очень мало.Вычислительные мощности постояннорастут, но вместе с ним растут и количествобит-числа, которые делают его безопаснымот взлома перебором. На данный момент такое число начинаетсяот 2048 бит.
Первая и последняя из них являются операциями шифрования, в то время как средняя представляет собой операцию дешифрования. Заметим, что «шифрование» и «дешифрование» – просто названия, присвоенные операциям скремблирования, которые являются обратными друг другу. Функции SHA – это семейство алгоритмов хэширования, разрабатываемых в течение длительного времени под наблюдением американского Национального института стандартов и технологий (NIST). На рисунке 2 показана основная концепция безопасной генерации хэша. Наша цель -зашифровать слово Secret ключом с помощью XOR, а затем расшифровать его с помощью того же ключа и функции XOR. В статье рассматривается реализация наиболее распространенных криптографических алгоритмов.
Если до этого времени мымодифицировали исходные данные путемперестановок, то теперь мы применяемметод замены. На пересечении строки иколонки в каждом из S-блоков мы выписываемчисла, которые после склейки дадут намновое 32-битное число, биты которого мыв очередной раз переставим местами. Вконце раунда полученное значение миксуем с левой частью исходного сообщенияL0, и то, что получилось, будет являтьсязначением R1, которое вместо R0 отправитсяво второй раунд. Очевидно, что вместоL0 во второй раунд отправится L1, котороетеперь равняется тому, чему изначальноравнялся R0. Второй раунд даст нам числаL2 и R2, третий раунд даст числа L3 и R3, ашестнадцатый раунд даст числа L16 и L16.
Мы начнем с фундаментальной функции XOR, затем обсудим более сложные симметричные и асимметричные алгоритмы. Статья завершится обзором асимметричного алгоритма для обмена общим закрытым ключом. AES использует несколько раундов шифрования, которые зависят от размера ключа.
Для каждой операции DES, выполняемой в 3DES, используется соответствующий ключ. Часто для первой и третьей операций применяется один и тот же ключ. Использование одного и того же ключа для первой и третьей операций и другого ключа для средней операции эффективно удваивает общую длину ключа.
Алгоритм шифрования New Hope – это схема шифрования на основе решеток, которая разработана для защиты от атак квантовых компьютеров. Хотя эксперимент был масштабным и недолгим, он продемонстрировал, что алгоритмы пост-квантовой криптографии могут быть реализованы в реальных приложениях. Криптография на основе хеш-функций основана на использовании хеш-функций.
При этом выполняются операции шифрования и дешифрования с применением открытых ключей и секретного ключа конкретного абонента. Проблема рассылки ключей в несимметричных методах, в отличие от симметричных методов шифрования, решается проще – пары ключей (открытый и закрытый) генерируются пользователем при помощи специальных программ. Протокол обмена ключами Диффи-Хеллмана на эллиптических кривых (ECDH) позволяет двум участникам определить общий ключ для обмена данными; существует только одна часть скрытой информации, называемая закрытым ключом. Без этого ключа одной из вовлеченных сторон перехватчик не сможет легко определить общий ключ.
- Боб, получивящик, разумеется, не может его открыть,так как у него нет ключа от замка Алисы.
- Каждый алгоритм представляет собой уникальную систему шифрования данных.
- В основе работы алгоритма SHA-256 лежит принцип хеширования.
- Однако изменениеэто теперь стало довольно примитивным.
- Перспективы активного применения технологии блокчейн очевидны уже сейчас, а она опирается как раз на алгоритмы шифрования.
Обратитесь к рекомендациям Национального института стандартов и технологий (NIST) по выбору алгоритмов шифрования. Данные преобразуются в нечитаемый вид с помощью алгоритма шифрования и ключа. Этот нечитаемый вид называется шифрованным текстом. Основное назначение функции SHA (Secure Hash Algorithm) состоит в сжатии данных переменного размера в битовую строку фиксированного размера. Особенность в том, что длина ключа может варьироваться от 32 до 448 бит.
Создателям потребовалось 42 попытки, чтобы найти формулу, которую они посчитали устойчивой к взломам. А ещё на базе AES разработан алгоритм шифрования MTProto, который используется в мессенджере Telegram. Чтобы всё заработало, нужен алгоритм шифрования.
Это связано прежде всего с задачей дискретного логарифма — пока не удалось доказать, что ее решение за приемлемое время невозможно. Этот алгоритм использует свойства арифметических операций над абсолютными значениями простых чисел для генерации открытого ключа для шифрования и закрытого ключа для дешифрования. Операции шифрования и дешифрования основаны на этом же принципе. Раундовый ключ используется один раз для одного из раундов сокрытия и создается «расширением» части ключа шифрования с помощью копирования битов и вставки этих копий между другими битами. Табличные замены (Substitution box — S-box) часто используются в современныхалгоритмах шифрования, поэтому стоит пояснить, как организуется подобная операция.В таблицу записываются выходные значения блоков. Блок данных определенной размерности(в нашем случае — 4-бит) имеет свое числовое представление, которое определяетномер выходного значения.
В случае с y мы прибавляемк нему новый полученный индекс x, и сноваполучаем одно из значений в рамкахмассива. В конце мы складываем два этихиндекса между собой, получаем новыйиндекс и возвращаем значение, котороепо этому индексу находится в массиве. В итоге, несмотря на то, что мы по-прежнемуиспользуем один и тот же ключ для каждогоблока, одинаковые пиксели пингвинастановятся на выходе разными из-задополнительного XOR`а, который уже настарте меняет биты числа. Получается,что каждый зашифрованный блок завязанна каждом. Это создает впечатление, чтопри искажении некоторых бит какого-тоодного блока, расшифровка всего сообщениястановится невозможной.
На рисунке 1 показано, как работает эта базовая функция. Ее понимание необходимо перед анализом любого из алгоритмов. 3DES подвержен атакам на основе подобранного открытого текста (Chosen Plaintext Attacks). Злоумышленник может выбирать открытые тексты и видеть соответствующие зашифрованные тексты. Затем, используя полученные данные, он может попытаться выявить закономерности в работе шифра и восстановить ключ. В 1976 году в IBM разработали алгоритм DES — Data Encryption Standard.
Если вы знаете фамилию и инициалы человека, то запросто отыщете тут его номер телефона, но обратное действие (по номеру найти человека) намного сложнее. Однонаправленные функции с потайным ходом используются в широко распространенном алгоритме асимметричного шифрования RSA. Для расшифрования гамма вырабатывается аналогичным образом, а затем к битамзашифрованного текста и гаммы снова применяется операция XOR. Поскольку этаоперация обратима, в случае правильно выработанной гаммы получается исходныйтекст (таблица). Это один из первых алгоритмов кодирования, разработанных человеком. При шифровании таким методом ключ, используемый для зашифровки данных, совпадает с ключом для их расшифровки.
