Wiskunde is openbaar. Het algoritme is openbaar beschikbaar. U kunt berichten tussen twee personen echter volledig privé maken. Hoe? Ze delen een sleutel.
Dit is de essentie van symmetrische encryptie.
Dit wordt “symmetrisch” genoemd omdat zowel zender als ontvanger exact hetzelfde toegangsniveau hebben. Ze hebben allemaal sleutels. Als de andere partij het verliest, is de berichtendeur permanent vergrendeld. Zodra een aanvaller het heeft, is het voor iedereen toegankelijk.
Van oude opties tot moderne normen
Dit is geen nieuwe technologie. De wortels ervan zijn terug te voeren tot de oudheid.
Denk aan het Caesarcijfer. Verplaatst tekens met een bepaald getal. Of Polybiusplein. Zorg ervoor dat de markeringen overeenkomen met de coördinaten. Destijds was de beveiliging afhankelijk van het geheimhouden van de methoden. Als de vijand de tekst niet kan versleutelen, kan hij deze ook niet lezen.
Deze aanpak mislukte.
Moderne encryptie keert dit script om. Stop met het verbergen van algoritmen en begin met het verbergen van uw sleutels. Dit komt overeen met het Kerckhoffs-principe dat in de 19e eeuw werd vastgelegd. Er staat dat een cryptografisch systeem veilig moet zijn, ook al is alle informatie over het systeem (behalve de sleutel) publiekelijk bekend.
Dit algoritme zou in leerboeken kunnen worden gepubliceerd. Details zijn beschikbaar in de open source-code. Zolang de sleutel geheim wordt gehouden, blijft de uitwisseling geheim.
Symmetrische codering verdeelt gegevens in twee hoofdsets.
- Blokcijfers : deze verwerken gegevens in blokken met een vaste grootte. AES (Advanced Encryption Standard) is hier koning. Het verwerkt blokken bits en codeert deze in cijfertekst.
- Streamcijfers : deze verwerken gegevens als een continue stroom. RC4 is een veel voorkomend voorbeeld, maar heeft de afgelopen jaren problemen gehad.
Het doel van deze algoritmen is ontwrichting en verspreiding. Statistische aanvallen mislukken omdat ze de gegevens grondig door elkaar gooien. Patronen zijn verborgen. Je kunt de sleutel niet raden zonder alle mogelijke combinaties te proberen.
DES (Data Encryption Standard) In de jaren zeventig werd geprobeerd dit te formaliseren. Dit is de eerste grote internationale standaard. Computers worden echter steeds sneller. DES 56-bits sleutels zijn kwetsbaar voor brute force-aanvallen. Vervangen door AES in 2001. Wat is de les? Veiligheid is een voortdurend bewegend object.
Probleem met sleuteldistributie
Het hele systeem is afhankelijk van dit gedeelde geheim.
Encryptie is nutteloos als een onbevoegde persoon de sleutel krijgt. De veiligheid is ingestort. Dit brengt ons bij het moeilijkste deel van symmetrische encryptie: het veilig verkrijgen van de sleutels van beide partijen.
Protocollen zoals Diffie-Hellman kunnen hierbij helpen. Maar technisch gezien is dit een asymmetrische encryptietechniek. In de praktijk worden deze vaak door elkaar gehaald. We gebruiken een asymmetrische aanpak om symmetrische sleutels veilig uit te wisselen. Nadat de sleutels zijn uitgewisseld, schakelen we voor de daadwerkelijke gegevensoverdracht over op symmetrische encryptie.
Waarom? snelheid.
Symmetrische encryptie is computationeel goedkoper. Verwerkt gegevens zeer snel. Asymmetrische encryptie is zwaar. Te langzaam voor grote bestanden of streaming. Daarom kunt u een snelle methode gebruiken om massawerk uit te voeren.
Maar er is een probleem.
Naarmate het aantal gebruikers toeneemt, wordt sleutelbeheer een logistieke nachtmerrie. Dit is een belangrijk distributieprobleem.
Als Alice een bericht naar Bob wil sturen, heeft ze de unieke sleutel van Bob nodig. Als je Charlie toch een bericht wilt sturen, heb je een andere sleutel nodig. Voor een set n individuen heb je n(n-1)/2 unieke sleutels nodig. Het aantal sleutels is exponentieel gegroeid.
Dit is de reden waarom symmetrische encryptie zo effectief is in gesloten groepen. Banken maken er gebruik van. Militaire netwerken maken er gebruik van. Deze groepen zijn klein of beschikken over gecentraliseerde systemen om de chaos van het genereren en verspreiden van sleutels te beheersen. Het is niet gebouwd zonder de steun van een open netwerk.
Sleutellengte en brute krachtbestendigheid
Niet alle sleutels zijn gelijk gemaakt.
De sleutellengte bepaalt hoe lang het duurt voordat een aanvaller de sleutel raadt. Dit is brute force-weerstand. Ze proberen elke combinatie totdat ze de juiste hebben.
Moderne gespecialiseerde apparatuur kan de 56-bits sleutels die in DES worden gebruikt binnen enkele uren kraken. Het is verouderd.
128-bits sleutels bieden krachtige bescherming. Het is bestand tegen de huidige rekenkracht. Hoewel 256-bits sleutels voor de meeste toepassingen te groot zijn, bieden ze toekomstige beveiliging.
De parameters moeten worden bijgewerkt. De rekenkracht verbetert. Degradatie van algoritmen. Vasthouden aan oude normen zal je niet tegenhouden. je bent kwetsbaar.
Het voordeel van symmetrische encryptie is de efficiëntie ervan. De fout ligt in de logistiek. De snelheidsverhoging gaat ten koste van het complexer sleutelbeheer.
Dit is een ruilhandel. Je kunt niet alles beheersen. Er zijn hulpmiddelen om veiligheid op te bouwen, maar je moet de stukjes zelf in elkaar zetten.
Waarom symmetrische encryptie nog steeds online werkt
Asymmetrische encryptie verwerkt de handshake. Het is erg traag. Het is erg zwaar. Maar dit lost het oorspronkelijke betrouwbaarheidsprobleem op. Zodra de sessie tot stand is gebracht, begint het eigenlijke werk. Dit is waar symmetrische encryptie een rol speelt.
Het verschijnt niet in de browserbalk. De naam van het algoritme wordt niet weergegeven. Maar het is er. TLS onderhandelt over tijdelijke symmetrische sleutels telkens wanneer een pagina via HTTPS wordt geladen. De publieke sleutelinfrastructuur is vernieuwd. Symmetrische sleutels zijn verantwoordelijk voor het verzenden. Verwerkt grote hoeveelheden gegevens op lijnsnelheid. Dankzij dit hybride model lopen videogesprekken niet vast en lopen online formulierinzendingen geen 5 seconden vertraging op. Breng veiligheid en prestaties in evenwicht.
Eerlijkheid en vertrouwelijkheid zijn even belangrijk
Encryptie verbergt dingen. Dit bewijst niet dat er niet mee is geknoeid. Dit is waar MAC-codes (Message Authentication Codes) een rol gaan spelen.
MAC’s gebruiken dezelfde gedeelde sleutel. De afzender maakt een label aan. De ontvanger zal het controleren. Als zelfs maar één bit van het bericht wordt gewijzigd, mislukt de tag. De ontvanger weet dat de gegevens beschadigd zijn of dat er mee is geknoeid. Dit is een belangrijke laag. Enkel geheimhouding is niet genoeg. U moet ervoor zorgen dat u precies krijgt wat u heeft verzonden.
Hoofdpijn bij sleutelbeheer
Symmetrische codering is snel. Maar het heeft duidelijke zwakke punten. Sleuteldistributieprobleem.
Als Alice en Bob een privésleutel delen, is deze veilig. Charlie aan de mix toevoegen? Je hebt nu drie sleutels nodig. Wilt u een miljoen gebruikers toevoegen? Het aantal sleutels neemt exponentieel toe. Het beheren van deze cyclus (productie, distributie, circulatie, inzameling) is een logistieke nachtmerrie. Als één sleutel wordt aangetast, wordt het hele kanaal aangetast.
Organisaties falen vaak op dit gebied. De sleutel is gecodeerd in het script. Oude sleutels blijven lang nadat ze verlopen in de database. Het vereist militaire discipline. Zonder dit zijn zelfs de krachtigste algoritmen ter wereld nutteloos omdat de verkeerde persoon de sleutels in handen krijgt.
Kwantumschaduw
De hardware evolueert voortdurend. De wet van Moore vertraagt, maar de specialisatie versnelt. Voer kwantumcomputing in.
Het algoritme van Shor bedreigt RSA en ECC. Symmetrische algoritmen zijn echter flexibeler. Het algoritme van Grover halveert de sleutelsterkte effectief. 128-bits sleutels zijn net zo veilig tegen kwantumaanvallers als 64-bits sleutels. 256-bits sleutels zijn nog steeds duurzaam. Daarom zijn we overgestapt op AES-256 en hebben we de langere toetsen in symmetrische modus gehouden. Dit is geen paniek. Het betreft een geplande transitie.
De toekomst van gedeelde geheimen
Het onderzoek eindigt nooit. Nieuwe symmetrische primitieven worden getest. ChaCha20 presteert beter dan AES in mobiele omgevingen. Sneller op apparaten zonder hardwareversnelling. Het implementeren van informatiebeveiliging wordt eenvoudiger.
Het doel is duidelijk. Vertrouwelijk. omhoog. Elastisch. efficiëntie. Het protocol aanpassen. Algoritmen evolueren voortdurend. De sleutelbeheerpraktijken worden versterkt. Het internet houdt nooit op. Wees gewoon voorzichtiger.
