diapazon-plus.ru
AES (Advanced Encryption Standard) — это симметричный алгоритм шифрования, который широко применяется для защиты информации. Он был утвержден Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) в 2001 году и заменил старый стандарт шифрования DES.
Основная идея алгоритма AES — это разделение информации на блоки размером 128 бит и последовательное применение субблокового шифрования. В каждом раунде происходит преобразование блока данных, которое состоит из нескольких этапов: преобразование замены (SubBytes), сдвиг (ShiftRows), размешивание (MixColumns) и добавление раундового ключа (AddRoundKey).
Преобразование замены основано на замене каждого байта блока на другой из заранее заданной таблицы S-box. Такая подстановка делает шифрование стойким к атакам по статистическим методам.
Сдвиг строк перемещает блок данных на разные позиции в каждой строке. Это создает дополнительную сложность для атакующего, так как изменяется расположение данных в блоке.
Размешивание столбцов выполняет линейные преобразования в каждом столбце блока данных. Это обеспечивает диффузию данных и усиливает стойкость шифрования AES.
На последнем этапе происходит добавление раундового ключа, который генерируется на основе исходного ключа. Этот ключ комбинируется с блоком данных при помощи операции побитового исключающего ИЛИ.
Процесс шифрования повторяется определенное количество раундов, которое зависит от длины ключа: 10 раундов для 128-битного ключа, 12 раундов для 192-битного ключа и 14 раундов для 256-битного ключа. В результате получается зашифрованный блок данных, который можно передавать безопасно по открытым каналам связи.
Использование AES шифрования для защиты данных
Основная идея шифрования AES заключается в преобразовании исходного текста в зашифрованный вид с помощью ключа. Данное преобразование осуществляется в режиме блочного шифрования, где данные разбиваются на блоки фиксированного размера и каждый блок обрабатывается независимо.
Для использования AES шифрования требуется задать ключ, который является конфиденциальной информацией. Чем длиннее ключ, тем выше уровень безопасности шифрования. Обычно для AES используют ключи длиной 128, 192 или 256 бит. Ключ выбирается в соответствии с требованиями к безопасности и конкретными ситуациями.
Процесс шифрования с использованием AES включает в себя несколько этапов:
- Исходные данные разбиваются на блоки фиксированного размера;
- Каждый блок данных проходит через ряд операций, включая подстановку и перестановку битов, что делает шифр неразборчивым;
- Полученный зашифрованный блок данных соединяется с другими зашифрованными блоками;
- Для каждого блока данных выполняется обратная операция, которая восстанавливает исходные данные.
Использование AES шифрования позволяет обеспечить высокий уровень безопасности передачи и хранения данных. Шифрование с помощью AES является быстрым и эффективным процессом, который может быть использован в различных приложениях и системах, где требуется защита информации.
Принцип работы AES шифрования
AES использует несколько раундов шифрования для обеспечения безопасности данных. Количество раундов зависит от размера ключа, который может быть 128, 192 или 256 бит. В каждом раунде происходит серия преобразований, которые заменяют, смешивают и переставляют байты данных.
Процесс шифрования в AES включает в себя следующие шаги:
- Начальный раунд ключа: Ключ, который будет использоваться для шифрования, преобразуется и расширяется до размера блока данных.
- Раунды шифрования: Данные разбиваются на блоки, которые затем проходят через несколько раундов. Каждый раунд состоит из четырех шагов: замена байтов, перемешивание байтов, смешивание столбцов и добавление раундового ключа.
- Последний раунд: В последнем раунде происходят те же операции, но без шага смешивания столбцов.
Процесс расшифрования AES алгоритма работает в обратном порядке. Зашифрованные данные проходят через раунды расшифрования, каждый из которых отменяет соответствующий раунд шифрования. На последнем шаге получается исходный текст.
Благодаря своей криптографической стойкости и производительности, AES стал одним из самых широко используемых алгоритмов шифрования в мире, который применяется в различных сферах, таких как защита данных в сети Интернет, мобильных приложениях и хранилищах данных.