10 самых популярных способов шифрования данных в мире

Шифрование преобразует данные таким образом, что их могут прочитать или понять только те, у кого есть специальный ключ. Это предотвращает доступ к информации посторонних лиц, подтверждает, что данные не были изменены во время передачи. Помимо этого, помогает подтвердить источник информации и гарантирует, что отправитель не может отрицать отправку данных.

Основные способы шифрования:

• Симметричное. Использует один и тот же ключ для шифрования и расшифровки данных.
• Асимметричное. Использует пару ключей — публичный для шифрования и приватный для расшифровки.
•  Комбинированное. Сочетает преимущества симметричного и асимметричного методов для повышения безопасности.

Шифрование данных используется во многих сферах, включая Интернет-банкинг, защиту личных сообщений в мессенджерах, обеспечение безопасности транзакций и многие другие области, где важна конфиденциальность информации.

LinDeal выделяет десять самых надежных способов шифрования:

1. AES (Advanced Encryption Standard)
2. RSA
3. DES (Data Encryption Standard)
4. 3DES (Triple DES)
5. Blowfish 
6. Twofish
7. IDEA (International Data Encryption Algorithm)
8. RC4 (Rivest Cipher 4) 
9. ECC (Elliptic Curve Cryptography)
10. CAST-128/CAST-256

1. AES (Advanced Encryption Standard) — симметричный алгоритм блочного шифрования, широко применяемый для защиты государственной информации

AES (Advanced Encryption Standard) — это симметричный алгоритм блочного шифрования, который использует блоки данных фиксированного размера (обычно 128 бит) и ключи различной длины (128, 192 или 256 бит). Число раундов шифрования зависит от размера ключа: 10 раундов для 128-битного ключа, 12 раундов для 192-битного и 14 раундов для 256-битного.

Шифрование AES широко используется во многих областях из-за его безопасности и эффективности. Оно применяется для защиты данных в интернете, при передаче данных в различных сетях, как проводных, так и беспроводных, а также в различных устройствах и гаджетах. AES используется в архиваторах WinZip, WinRAR, 7zip, системах бэкапа, шифровании дисков, хранителях паролей и файловых системах с шифрованием.

2. RSA — асимметричный алгоритм шифрования, использующий два ключа: открытый и закрытый

RSA-шифрование — это метод криптографии с открытым ключом, который используется для защиты конфиденциальной информации. Работает на основе математической задачи факторизации больших чисел. Вот его основные характеристики:

RSA безопасен благодаря сложности разложения на множители большого числа, которое является произведением двух простых чисел. Использует пару ключей — публичный и приватный. Публичный ключ может быть широко распространен и используется для шифрования сообщений. Приватный ключ держится в секрете и используется для расшифровки.

Используется во многих областях, включая:

• Защита транзакций и обмена данными в интернете, например, в SSL/TLS протоколах, которые защищают веб-сайты.
• Шифрование электронных писем для защиты конфиденциальности.
• VPN — обеспечение безопасного подключения к удаленным сетям.
• Защита платежных данных при онлайн-покупках.

RSA остается одним из самых надежных и широко используемых методов шифрования, несмотря на то что с развитием квантовых компьютеров в будущем его безопасность может быть под угрозой.

3. DES (Data Encryption Standard) — один из первых алгоритмов блочного шифрования

Data Encryption Standard — это метод криптографического шифрования, который был одним из первых стандартов, принятых правительством США для защиты конфиденциальной информации. DES использует 64-битные блоки данных и 56-битный ключ для шифрования, что означает, что он берет блоки текста и преобразует их в зашифрованный текст, используя ключ.

Важно отметить, что DES считается устаревшим и не очень безопасным по современным меркам из-за короткой длины ключа, что делает его уязвимым для атак методом полного перебора, когда атакующий пробует все возможные комбинации ключей, пока не найдет правильный.

DES традиционно использовался в различных финансовых приложениях, таких как банкоматы и сети передачи данных, но с течением времени его заменили более современные и безопасные методы шифрования — например, AES (Advanced Encryption Standard), который использует более длинные ключи и более сложные алгоритмы шифрования.

4. 3DES (Triple DES) — улучшенная версия DES с тройным шифрованием, более безопасная, но медленнее AES

Triple Data Encryption Standard — метод шифрования, который использует алгоритм DES три раза для каждого блока данных:

• Безопасность. 3DES был разработан для увеличения безопасности DES, устойчивости к атакам, так как использование одного ключа DES стало недостаточно безопасным из-за роста вычислительной мощности.
• Ключи. В 3DES используются три отдельных ключа DES, каждый из которых имеет длину 56 бит, что в сумме дает 168 бит. Однако из-за особенностей алгоритма эффективная безопасность составляет примерно 112 бит.
• Производительность. Использование трех ключей делает 3DES медленнее по сравнению с другими современными методами шифрования.

3DES часто используется в финансовых приложениях — банкоматах, платежных системах и стандартах безопасности данных индустрии платежных карт (PCI DSS). Однако из-за своей относительной медлительности и меньшей безопасности по сравнению с более новыми алгоритмами, такими как AES, его использование постепенно сокращается.

5. Blowfish — симметричный алгоритм блочного шифрования

Blowfish — это алгоритм шифрования, который был разработан в 1993 году Брюсом Шнайером как альтернатива старым и медленным алгоритмам. Он использует симметричное блочное шифрование, что означает, что для шифрования и дешифрования данных используется один и тот же секретный ключ.

Был спроектирован для быстроты, особенно на компьютерах с низкой производительностью. Длина ключа тут может варьироваться, что делает его гибким для различных применений. На сегодняшний день неизвестно эффективных атак на полную версию Blowfish.

Blowfish часто используется в приложениях, где необходима высокая скорость и безопасность:

• Программное обеспечение для шифрования файлов — для защиты конфиденциальной информации.
• Системы электронной коммерции — для защиты платежных данных.
• VPN-сервисы — для обеспечения безопасности передачи данных в интернете.

Несмотря на свои преимущества, Blowfish имеет некоторые ограничения — размер блока в 64 бита, который считается менее безопасным по сравнению с более новыми алгоритмами, использующими большие блоки. Поэтому в некоторых случаях предпочтение отдаётся более современным алгоритмам AES.

6. Twofish — кандидат на замену DES, предшественник AES, симметричный блочный шифр

Симметричный алгоритм блочного шифрования, который был одним из пяти финалистов в конкурсе на замену DES (Data Encryption Standard). Он не был выбран в качестве стандарта AES (Advanced Encryption Standard), но тем не менее остается надежным и безопасным алгоритмом для шифрования данных.

• Финансовая индустрия: для защиты транзакций и данных клиентов.
• Программное обеспечение: в различных приложениях для шифрования файлов и баз данных.
• Аппаратное обеспечение: в устройствах, требующих высокой степени защиты данных, например, в смарт-картах или банкоматах.

Twofish считается одним из самых быстрых и универсальных алгоритмов шифрования и до сих пор используется во многих системах безопасности.

7. IDEA (International Data Encryption Algorithm) — симметричный алгоритм блочного шифрования, используемый в PGP

Симметричный алгоритм шифрования, который был разработан в начале 1990-х годов. Он известен своей простотой и эффективностью и до сих пор используется в различных приложениях, несмотря на появление более новых алгоритмов.

Применение:

• Шифрование электронной почты: в программе PGP (Pretty Good Privacy), которая используется для защиты конфиденциальности электронной переписки.
• Безопасные соединения: в некоторых протоколах VPN для обеспечения безопасного обмена данными между удаленными пользователями и сетями.
• Лицензирование программного обеспечения: для защиты от несанкционированного копирования и использования программных продуктов.

IDEA был одним из самых популярных алгоритмов в 1990-х годах и до сих пор остается важным элементом в криптографии благодаря своей надежности и безопасности.

8. RC4 (Rivest Cipher 4) — симметричный потоковый шифр, использовался в протоколах WEP и TLS

Шифрование RC4 — это тип потокового шифра, который был широко использован в различных приложениях для обеспечения безопасности данных. В простых словах, RC4 генерирует очень длинную последовательность псевдослучайных битов (поток ключей), которая затем используется для шифрования информации путем побитового исключающего ИЛИ (XOR) с исходным текстом.

• Простота и скорость. Один из самых быстрых шифров, легко реализуемый как в программном, так и в аппаратном обеспечении.
• Гибкость. Длина ключа может варьироваться, что делает его более гибким по сравнению с другими шифрами.
• Широкое использование. Ранее использовался в таких протоколах, как SSL (для защиты интернет-трафика) и WEP (для защиты беспроводных сетей).

Однако со временем были обнаружены уязвимости в RC4, что привело к его замене более безопасными алгоритмами AES.

9. ECC (Elliptic Curve Cryptography) — метод асимметричного шифрования, основанный на алгебраической структуре эллиптических кривых над конечными полями

Использует свойства эллиптических кривых для создания очень надежных ключей шифрования. ECC позволяет создавать ключи шифрования, которые очень сложно взломать, даже при использовании мощных компьютеров.

Для достижения того же уровня безопасности, что и другие методы шифрования, ECC требует меньший размер ключа. Это делает его более быстрым и эффективным в использовании. Поэтому подходит для систем с ограниченными ресурсами, таких как смарт-карты и мобильные устройства.

Где используется:

• Защита информации: в интернете, например, при онлайн-покупках или банковских операциях.
• Безопасность мобильных устройств: смартфоны и планшеты используют ECC для защиты данных пользователя.
• Интернет вещей (IoT): применяется в устройствах IoT для обеспечения безопасного обмена данными между устройствами.

ECC становится все более популярным благодаря своей способности обеспечивать высокий уровень безопасности при относительно низких вычислительных затратах.

10. CAST-128/CAST-256 — блочные алгоритмы симметричного шифрования, основанные на сети Фейстеля

CAST-128 (также известный как CAST5) и CAST-256 (или CAST6) были разработаны Карлайлом Адамсом и Стаффордом Таваресом.

CAST-128:

• Размер ключа: 40-128 бит (с инкрементацией по 8 бит).
• Размер блока: 64 бит.
• Число раундов: 12 или 16 (16 при ключе более 80 бит).
• Используется в некоторых версиях PGP и GPG и одобрен для использования Канадским правительством.

CAST-256:

• Размер ключа: 128, 160, 192, 224 или 256 бит.
• Размер блока: 128 бит.
• Число раундов: 48.
• Был кандидатом на участие в конкурсе AES и может свободно использоваться в коммерческих и некоммерческих целях.

Оба алгоритма используют нелинейные S-боксы и операции сложения, вычитания и XOR, что обеспечивает их устойчивость к дифференциальному и линейному криптоанализу. CAST-128 и CAST-256 являются бесплатными для использования во всем мире.

В обозримом будущем ожидается появление новых методов шифрования, особенно в свете развития квантовых вычислений. Одним из перспективных направлений, по информации LinDeal, является постквантовая криптография, которая разрабатывается для защиты данных от угроз, связанных с квантовыми компьютерами. Эти алгоритмы предназначены для того, чтобы обеспечить безопасность в условиях, когда традиционные методы шифрования могут быть взломаны с помощью квантовых технологий.

Еще один метод, который может играть важную роль в будущем, — это криптография на решетках (lattice-based cryptography). Представляет собой следующий шаг в эволюции алгоритмов шифрования и считается устойчивым к атакам с использованием квантовых компьютеров.

Также в рамках инициативы EuroQCI страны ЕС планируют создать национальные сети квантового шифрования, что также укажет на рост важности квантово-устойчивых методов шифрования в ближайшем будущем.