Simetrik anahtar algoritması - Symmetric-key algorithm

Simetrik anahtar algoritmaları[a] vardır algoritmalar için kriptografi aynısını kullanan kriptografik anahtarlar hem şifreleme için düz metin ve şifresinin çözülmesi şifreli metin. Anahtarlar aynı olabilir veya iki anahtar arasında geçiş yapmak için basit bir dönüşüm olabilir.[1] Pratikte anahtarlar bir paylaşılan sır Özel bir bilgi bağlantısı sağlamak için kullanılabilecek iki veya daha fazla taraf arasında.[2] Her iki tarafın da gizli anahtara erişiminin olması gerekliliği, simetrik anahtar şifrelemenin ana dezavantajlarından biridir. açık anahtarlı şifreleme (asimetrik anahtar şifreleme olarak da bilinir).[3][4]

Türler

Simetrik anahtar şifrelemesi aşağıdakilerden birini kullanabilir: akış şifreleri veya blok şifreleri.[5]

  • Akış şifreleri, bir mesajın rakamlarını (tipik olarak bayt) veya harfleri (ikame şifrelerinde) birer birer şifreler. Bir örnek, Vigenère Şifresi.
  • Blok şifreleri birkaç biti alır ve bunları tek bir birim olarak şifreler, düz metni blok boyutunun bir katı olacak şekilde doldurur. Gelişmiş Şifreleme Standardı (AES) algoritması, onaylayan NIST Aralık 2001'de 128 bitlik bloklar kullanır.

Uygulamalar

Popüler simetrik anahtar algoritmalarının örnekleri şunları içerir: İki balık, Yılan, AES (Rijndael), Kamelya, Salsa20, ChaCha20, Balon balığı, CAST5, Kuznyechik, RC4, DES, 3DES, Skipjack, Daha güvenli, ve FİKİR.[6]

Simetrik şifrelere dayalı şifreleme ilkelleri

Simetrik şifreler genellikle diğerlerini elde etmek için kullanılır. kriptografik ilkeller şifrelemeden daha fazlası.[kaynak belirtilmeli ]

Bir mesajın şifrelenmesi, bu mesajın şifreli iken değiştirilmeyeceğini garanti etmez. Bu nedenle sık sık mesaj doğrulama kodu şifreli metinde yapılan değişikliklerin alıcı tarafından not edilmesini sağlamak için şifreli metne eklenir. Mesaj kimlik doğrulama kodları bir AEAD şifre (ör. AES-GCM ).

Bununla birlikte, simetrik şifreler için kullanılamaz inkar etmeme ek tarafların dahil edilmesi dışında amaçlar.[7] Bakın ISO / IEC 13888-2 standardı.

Başka bir uygulama oluşturmaktır karma işlevler blok şifrelerinden. Görmek tek yönlü sıkıştırma işlevi bu tür birkaç yöntemin açıklamaları için.

Simetrik şifrelerin yapımı

Ana makale: Feistel şifresi

Birçok modern blok şifresi, tarafından önerilen bir yapıya dayanmaktadır. Horst Feistel. Feistel'in yapısı, kendileri tersine çevrilemeyen diğer işlevlerden tersine çevrilebilir işlevler oluşturmayı mümkün kılar.[kaynak belirtilmeli ]

Simetrik şifrelerin güvenliği

Simetrik şifreler tarihsel olarak bilinen düz metin saldırıları, seçili düz metin saldırıları, diferansiyel kriptanaliz ve doğrusal kriptanaliz. Her tur için işlevlerin dikkatli bir şekilde oluşturulması, başarılı bir saldırı şansını büyük ölçüde azaltabilir.[kaynak belirtilmeli ]

Anahtar yönetimi

Ana makale: anahtar yönetimi

Anahtar kuruluş

Ana makale: anahtar kuruluş

Simetrik anahtar algoritmaları, bir mesajın hem göndereninin hem de alıcısının aynı gizli anahtara sahip olmasını gerektirir. İlk kriptografik sistemlerin tümü, bu kişilerden birinin fiziksel olarak güvenli bir kanal üzerinden bu gizli anahtarın bir kopyasını almasını gerektiriyordu.

Neredeyse tüm modern kriptografik sistemler, mesajların büyük bir kısmını şifrelemek için dahili olarak simetrik anahtar algoritmaları kullanıyor, ancak fiziksel olarak güvenli bir kanala olan ihtiyacı ortadan kaldırıyorlar. Diffie – Hellman anahtar değişimi veya bir başkası açık anahtar protokolü her mesaj için yeni bir gizli anahtar üzerinde güvenli bir şekilde anlaşmaya varmak (iletme gizliliği).

Anahtar oluşturma

Ana makale: anahtar oluşturma

Anahtar aktarımı için asimetrik şifrelerle kullanıldığında, sözde rasgele anahtar oluşturucular simetrik şifreleme oturum anahtarlarını oluşturmak için neredeyse her zaman kullanılır. Ancak, bu jeneratörlerde veya bunların başlatma vektörleri felakettir ve geçmişte kriptanalitik kırılmalara yol açmıştır. Bu nedenle, bir uygulamanın yüksek bir kaynak kullanması önemlidir. entropi başlatılması için.[8][9][10]

Karşılıklı şifre

Karşılıklı bir şifreleme, tıpkı biri girildiği gibi düz metin içine kriptografi almak için sistem şifreli metin düz metni elde etmek için şifreli metin sistemdeki aynı yere girilebilir. Karşılıklı şifrelemeye bazen kendi kendine şifreli şifre de denir.

Pratik olarak tüm mekanik şifreleme makineleri karşılıklı bir şifre uygular. matematiksel evrim Biri şifreleme ve diğeri deşifreleme için olmak üzere iki tür makine tasarlamak yerine, tüm makineler aynı olabilir ve aynı şekilde kurulabilir (anahtarlanabilir).[11]

Karşılıklı şifreleme örnekleri şunları içerir:

Pratik olarak tüm modern şifreler bir kesintisiz şifreleme, çoğu karşılıklı XOR şifresi birleştirici veya bir blok şifreleme, çoğu bir Feistel şifresi veya Lai – Massey planı her turda karşılıklı bir dönüşüm ile.

Notlar

  1. ^ Simetrik anahtar şifreleme için diğer terimler şunlardır: gizli anahtar, tek anahtar, paylaşılan anahtar, bir anahtar, ve Özel anahtar şifreleme. Son ve ilk terimlerin kullanılması, kullanılan benzer terminoloji ile belirsizlik yaratabilir. açık anahtarlı şifreleme. Simetrik anahtar kriptografisi, asimetrik anahtar şifreleme.

Referanslar

  1. ^ Kartit, Zaid (Şubat 2016). "Bulut Depolama, Kartit ve diğerlerinde Veri Güvenliği için Şifreleme Algoritmalarını Uygulama". Ubiquitous Networking'deki Gelişmeler: UNet15 Bildirileri: 147. ISBN  9789812879905.
  2. ^ Delfs, Hans & Knebl, Helmut (2007). "Simetrik anahtar şifreleme". Kriptografiye giriş: ilkeler ve uygulamalar. Springer. ISBN  9783540492436.CS1 Maint: yazar parametresini (bağlantı)
  3. ^ Mullen, Gary ve Mummert, Carl (2007). Sonlu alanlar ve uygulamalar. Amerikan Matematik Derneği. s. 112. ISBN  9780821844182.CS1 Maint: yazar parametresini (bağlantı)
  4. ^ "Simetrik ve asimetrik şifreleme yöntemlerini açığa çıkarma". Ucuz SSL Mağazası. 2017-09-28.
  5. ^ Pelzl ve Paar (2010). Kriptografiyi Anlamak. Berlin: Springer-Verlag. s.30. Bibcode:2010uncr.kitap ..... P.
  6. ^ Roeder, Tom. "Simetrik Anahtarlı Şifreleme". www.cs.cornell.edu. Alındı 2017-02-05.
  7. ^ 14:00-17:00. "ISO / IEC 13888-2: 2010". ISO. Alındı 2020-02-04.CS1 bakimi: sayısal isimler: yazarlar listesi (bağlantı)
  8. ^ Ian Goldberg ve David Wagner."Randomness ve Netscape Browser" Ocak 1996 Dr. Dobb's Journal.quote: "Gizli anahtarların öngörülemeyen rastgele sayı kaynaklarından üretilmesi çok önemlidir."
  9. ^ Thomas Ristenpart, Scott Yilek."İyi Rastgelelik Kötüleştiğinde: Sanal Makine Sıfırlama Güvenlik Açıkları ve Dağıtılmış Kriptografiden Korunma (2010)"CiteSeerx: 10.1.1.183.3583 özetten alıntı: "Rastgele sayı üreteçleri (RNG'ler), kriptografinin güvenli kullanımında sürekli olarak zayıf bir bağlantıdır."
  10. ^ "Simetrik Kriptografi". James. 2006-03-11.
  11. ^ Greg Goebel."Şifrelerin Mekanizasyonu".2018.
  12. ^ "... gerçek Beaufort şifresi. Sahip olduğumuza dikkat edin. karşılıklı şifreleme; şifreleme ve şifre çözme aynı şeydir. "- Helen F. Gaines."Kriptanaliz: Şifrelerin İncelenmesi ve Çözümleri".2014.p. 121.
  13. ^ Greg Goebel."Şifrelerin Mekanizasyonu".2018.
  14. ^ Friedrich L. Bauer."Şifresi Çözülmüş Sırlar: Kriptolojinin Yöntemleri ve Esasları".2006.p. 144
  15. ^ David Salomon."Veri ve Bilgisayar İletişimi için Kodlama".2006.p. 245
  16. ^ Greg Goebel."Savaşın Gölgesinde ABD Eşyaları".2018.