AES, или Advanced Encryption Standard, представляет собой алгоритм шифрования блочного шифрования с симметричным ключом. Он был установлен в качестве стандарта шифрования Национальным институтом стандартов и технологий США (NIST). AES известен своей надежной безопасностью, эффективностью и универсальностью, что делает его краеугольным камнем современной криптографии.
Парадигма шифрования с симметричным ключом
AES работает в рамках парадигмы шифрования с симметричным ключом, что означает, что один и тот же ключ используется как для шифрования, так и для дешифрования. Это контрастирует с асимметричным шифрованием, где для шифрования и дешифрования используются отдельные ключи. Симметричный характер AES делает его более быстрым и эффективным для шифрования и дешифрования больших объемов данных.
AES в действии: процесс шифрования
замена
AES работает с блоками данных, наиболее распространенный размер блока составляет 128 бит. Процесс шифрования начинается с этапа подстановки. На этом этапе каждый байт в блоке заменяется другим в соответствии с определенной таблицей замен.
перестановка
После замены данные подвергаются этапу перестановки, на котором байты сдвигаются и перемешиваются внутри блока. Эта операция гарантирует уничтожение шаблонов в исходных данных.
Смешивание
Последний шаг в процессе шифрования AES включает дальнейшее смешивание данных внутри блока. Этот шаг, известный как смешивание слоев, включает в себя математическую операцию, называемую шагом «MixColumns», которая еще больше скрывает взаимосвязь между входными и выходными данными.
Ключевое расширение
AES использует алгоритм расширения ключей, который извлекает набор раундовых ключей из исходного ключа шифрования. Эти раундовые ключи используются на каждом этапе процесса шифрования, что делает его более безопасным и устойчивым к различным атакам.
Роль раундов
Шифрование AES рассчитывается в несколько раундов, причем количество раундов варьируется в зависимости от длины. Для AES-128 — 10 раундов, для AES-192 — 12 раундов, для AES-256 — 14 раундов. Каждый раунд включает в себя применение к данным определенных криптографических операций, включая замену, перестановку и смешивание.
Расшифровка
Процесс дешифрования в AES по сути является обратным процессу шифрования. Те же ключи раундов используются в обратном порядке, начиная с ключа последнего раунда и продвигаясь назад по раундам.
