Что такое расширенный стандарт шифрования (AES) и как он связан с NIST?

Наш цифровой век основан на обмене данными, а значит, и на безопасности этих данных. Обфускация или шифрование десятилетиями служили основой этой безопасности. Поскольку угрозы развивались, а злоумышленники находили новые и более сложные способы взлома шифрования, экспертам пришлось предлагать решения. В 2000 году решением стал усовершенствованный стандарт шифрования (AES), который заменил устаревшие методы шифрования.

Как работает шифрование AES?

AES — это симметричный алгоритм шифрования, то есть он использует один и тот же криптографический ключ для шифрования и расшифровки данных. Кроме того, он известен как «блочный шифр», поскольку он выполняет преобразования в блоках данных. 

• Симметричное шифрование: Использование одного и того же ключа для шифрования и дешифрования увеличивает скорость и сложность, которые возможны для алгоритма — огромный плюс для шифрования. Однако это также означает, что необходимо принять дополнительные меры безопасности для защиты этих ключей, поскольку они никогда не могут быть обнародованы. 
• Шифрование блочным шифром: AES работает с блоками данных фиксированного размера 128 бит и использует переменную длину ключа 128 бит, 192 бит или 256 бит в зависимости от конкретного варианта. Большие размеры ключа обеспечивают более высокий уровень безопасности.

Кроме того, процесс шифрования AES включает в себя несколько преобразований, включая операции замены, перестановки и смешивания, чтобы надежно зашифровать данные. Расшифровка следует этому процессу, но в обратном порядке.

Алгоритм AES известен своей надежной безопасностью и эффективностью. Он подходит для различных приложений, включая шифрование данных в различных отраслях, безопасную сетевую связь и защиту конфиденциальных данных, хранящихся на устройствах.

Где был разработан AES?

Национальный институт стандартов и технологий (NIST) создано АЕС для замены устаревших и уязвимых Стандарт шифрования данных (DES). Ранее DES был стандартом, используемым NISt, а значит и правительством, для защиты конфиденциальных данных. И это имело смысл — он был разработан в начале 1970-х годов IBM и служил стандартным алгоритмом шифрования для правительства США и многих других организаций на протяжении 1970-х и 1980-х годов.

Со временем, по мере увеличения вычислительной мощности, стало очевидно, что относительно небольшой размер ключа DES (64-битные ключи с 56 используемыми битами) делает его уязвимым для атак методом подбора, когда злоумышленник может по сути угадать ключ с помощью повторного угадывания. Поэтому требовалось более сложное шифрование, которое было бы необратимым и создавало бы ключи, которые было бы практически невозможно взломать.

В ответ на это NIST инициировал процесс выбора нового стандарта шифрования, который бы обеспечивал более высокий уровень безопасности, оставаясь эффективным и практичным для широкого внедрения. NIST опубликовал публичный призыв к криптографическим алгоритмам в 1997 году и получил множество заявок.

После обширного и прозрачного процесса оценки, который включал публичные обзоры и анализы экспертов со всего мира, NIST выбрал алгоритм Rijndael, предложенный бельгийскими криптографами Джоаном Дэменом и Винсентом Рейменом в октябре 2000 года.

Алгоритм Rijndael оказался надежным в условиях этих атак. Он работал с 128-битными блогами данных и использовал 128-, 192- или 256-битные ключи. 

Сегодня этот стандарт опубликован NIST как приемлемый стандарт шифрования для использования в других инфраструктурах и нормативных актах и ​​нашел свое применение в нескольких различных приложениях.

Где используется шифрование AES?

Создав AES, NIST гарантировал, что организации и частные лица смогут использовать надежный и проверенный стандарт шифрования для защиты своих данных, коммуникаций и конфиденциальной информации от потенциальных злоумышленников и киберугроз.

AES широко используется для шифрования в различных приложениях и отраслях благодаря своей высокой безопасности, эффективности и универсальности. Некоторые распространенные приложения шифрования AES включают:

• Шифрование файлов, баз данных и отдельных объектов: AES чаще всего используется для шифрования данных в состоянии покоя. Это включает информацию, хранящуюся на серверах, в базах данных, на жестких дисках или других съемных данных, которые будут хранить данные для краткосрочных или долгосрочных целей.
• Асимметричное шифрование: Существует несколько асимметричных (или открытых) протоколов, которые будут использовать AES как часть своего процесса. Например, AES может использоваться как способ шифрования данных, при этом ключевая информация будет скрыта вторым уровнем открытого шифрования. В противном случае AES редко используется сам по себе как метод шифрования данных при передаче.
  
• Финансовые операции: Являясь частью алгоритмов шифрования как при хранении, так и при передаче, AES помогает защищать финансовые данные и транзакции в растущем мире онлайн-банкинга и электронной коммерции.
  
• Виртуализация: AES шифрует виртуальные машины и данные в виртуальных средах, повышая безопасность виртуализированных систем, включая виртуальные частные сети (VPN), виртуальные мобильные сети и виртуальные машины.
• Защита правительственных данных: AES часто считается минимальным требованием для любого поставщика услуг или подрядчика, работающего с правительством США, при этом AES-256 является надежной, практически невзламываемой версией. 

Каковы преимущества шифрования AES?

Надежное шифрование обычно считается хорошо вещь, и наличие чего-то вроде AES подошло бы для этой цели. Не все технологии созданы идеально, но AES не исключение — у него есть несколько преимуществ и недостатков.

Некоторые из основных преимуществ безопасности AES включают в себя:

• Надежная безопасность: AES доказуемо силен и, с точки зрения современных технологий, почти не поддается взлому. Например, для взлома текущей реализации AES-256 потребовались бы миллионы лет. Это не защищает от атак социальной инженерии и не учитывает возникающие квантовые вычислительные технологии.
• Гибкость: AES поддерживает несколько размеров ключей (128, 192 и 256 бит), что позволяет адаптировать его к требованиям безопасности и вариантам использования.
  
• Эффективность: AES, как и многие системы с симметричным ключом, представляет собой вычислительно эффективный алгоритм шифрования, обеспечивающий быстрые процессы шифрования и дешифрования даже на устройствах с ограниченными ресурсами, таких как смартфоны или устройства Интернета вещей.
  
• Публично доступно: AES — это публичный стандарт, опубликованный и поддерживаемый NIST. Это означает, что детали алгоритма доступны для обзора и проверки экспертами по безопасности по всему миру. Эта прозрачность помогает выявлять и устранять потенциальные уязвимости.

При всем при этом, шифрование AES влечет за собой некоторые расходы. К ним относятся:

• Ключевой менеджмент: Правильное управление ключами имеет решающее значение для защиты данных, зашифрованных с помощью AES. Сложность управления и безопасного хранения ключей шифрования может стать проблемой, особенно для крупномасштабных развертываний.
  
• Компромиссы по длине ключа: Более длинные размеры ключей (например, AES-256) обеспечивают более высокую безопасность, но требуют больше вычислительных ресурсов, чем более короткие размеры ключей (например, AES-128). Организациям необходимо найти баланс между безопасностью и производительностью.
  
• Совместимость с устаревшими системами: В некоторых случаях старые системы или устройства могут не поддерживать шифрование AES, что требует дополнительных усилий по миграции или поддержанию обратной совместимости.

Отслеживайте шифрование и безопасность в ваших совместимых системах с Lazarus Alliance

Шифрование является критически важным компонентом любой нормативной и безопасной структуры, поэтому, очевидно, его нельзя игнорировать. Что еще важнее, ваша организация должна внедрить правую вид шифрования в нужном месте, с подходящей сложностью. 

Работая с Lazarus Alliance, вы сотрудничаете с группой экспертов, которые обеспечат соответствие ваших стандартов шифрования спецификациям и их применение там, где это необходимо, для обеспечения соответствия и безопасности ваших систем.