Общая структура алгоритма rijndael (aes)

Внутри раунда. Операция 2: ShiftRows

Мы взяли наш открытый текст, применили часть нашего раундового ключа, то есть наш первоначальный ключ, и затем в начале раунда мы сделали подстановку, используя S-блок. После этого мы собираемся сдвинуть строки с помощью функции ShiftRows.

На самом деле это просто. С первым рядом мы ничего не делаем.

Второй ряд мы передвинем на один шаг влево. Тогда байт 1 пройдет весь путь в конец строки, потому что элементы движутся по кругу. Этот байт движется сюда, этот – сюда, а этот – сюда. А первый, очевидно, движется в конец строки.

Этот ряд тоже движется, но уже на два шага влево. Так что этот байт движется сюда, этот – сюда, этот – в конец ряда и так далее, а четвертый ряд сдвигается на три шага влево, результат такой же, как если бы этот ряд сдвигался вправо на один шаг.

Так что этот байт движется вот сюда, этот – сюда и так далее.

Помните, что этот процесс многократно повторяется, и что наша цель – переставить элементы и перемешать их. Так вот, если на данном этапе мы передвигаем байты из одного столбца в другой в пределах строки, когда через минуту мы перейдем к следующей операции, на этот раз внутри столбцов, вы увидите, что на самом деле мы смешиваем элементы во всей матрице. Поэтому всего за пару раундов всё очень сильно перемешивается. Очевидно, это очень хорошо, потому что взломать такой шифр будет гораздо труднее.

Итак, мы просто берем байты и переставляем их в другое место в пределах матрицы. Теперь мы подходим к функции MixColumns, которая следует за SubBytes. 

Основные проекты

Флюенс

Fluence — это совместное предприятие AES Energy Storage и Siemens , созданное в январе 2018 года, которое сосредоточено на разработке и расширении технологий и услуг хранения энергии. Под председательством бывшего вице-президента AES по платформам хранения энергии Стивена Кафлина и со штаб-квартирой в Вашингтоне, округ Колумбия , Fluence стремится реализовать обширные исследования AES в отношении потенциала литий-ионных источников энергии, полагаясь на обширное глобальное присутствие Siemens в промышленном секторе; с целью удовлетворения быстро растущего спроса на экологически чистые энергетические технологии. Компания Fluence была развернута в 16 странах с крупными проектами, в том числе следующими:

1. Создание нового хранилища мощностью 40 мегаватт от имени нового хранилища San Diego Gas & Electric мощностью 40 МВт.
2. Три проекта на солнечной энергии по всей Аризоне и два проекта мощностью 10 МВт в Доминиканской Республике.
3. Строительство шести хранилищ по всей Германии, которые обеспечат стабилизацию энергосистемы.
4. Строительство гибридной микросети на средиземноморском острове Вентотене . Указанная микросеть будет разработана в соответствии с соглашением между Fluence и итальянской энергетической компанией Enel и будет объединять дизельные генераторы с возобновляемыми источниками энергии, чтобы помочь в усилиях по сокращению затрат на выбросы углерода и выбросов. Ключевые технологические платформы, разработанные Fluence, включают следующее.

Ключевые технологии Fluence

Ожидается, что Fluence будет использовать три различных типа сетевых технологий. WP: Кристалл

i): SIESTORAGE : система хранения электроэнергии, питаемая преимущественно ветровой и солнечной энергией. Siestorage полагается на встроенные в полупроводники системы управления с обратной связью и импульсную модуляцию, чтобы обеспечить потребителям повышенную надежность.

ii): Advancion : система хранения, которая состоит из нескольких небольших модульных узлов и питается от ионно-литиевых батарей, что позволяет системе накопления энергии Advancion обеспечивать потребителям повышенную степень согласованности в производительности.

iii): Sunflux Energy : анонсированный в январе 2018 года, Sunflex был разработан с целью расширения возможностей, предлагаемых фотоэлектрической солнечной энергией. Эта технология предназначена для улавливания энергии в часы пиковой солнечной активности с целью увеличения поставок энергии.

Предполагаемые предприятия с использованием технологий Fluence

В настоящее время крупнейшим проектом в портфеле Fluence является «проект по хранению энергии в центре питания» мощностью 100–400 МВт для Эдисона в Южной Калифорнии . Эта система будет размещена в энергоцентре AES в Лос-Аламитосе, Калифорния .

В январе 2018 года дочерняя компания AES India, работающая в партнерстве с Mitsubishi , начала строительство хранилища энергии мощностью 10 МВт, которое будет расположено в Рохини . Предполагается, что это решение для хранения данных, которое будет работать на основе технологии Advancion от Fluence, станет первой системой промышленного масштаба в Индии .

sPower

Штаб-квартира находится в Солт-Лейк-Сити и приобретена у Fir Tree Partners Inc в ходе покупки в 2017 году в рамках совместного приобретения с Alberta Investment Management Corporation

Spower — один из крупнейших операторов и разработчиков солнечных батарей в США; работает в 11 штатах, уделяя особое внимание штатам Калифорния и Северная Каролина. Текущий операционный портфель Spower включает в себя объекты на солнечной и ветровой энергии стоимостью 1,3 ГВт, а также проекты стоимостью более 10 000 МВт, которые находятся на стадии разработки.

В рамках усилий AES по защите своих сотрудников от промышленных опасностей и повышению безопасности на рабочем месте компания объявила о партнерстве с поставщиком беспилотных летательных аппаратов, Measure , для проверки их различных объектов энергетической инфраструктуры в 17 странах.

Основные понятия

Давайте рассмотрим основные понятия, необходимые для лучшего понимания работы алгоритма.

Прежде всего отметим, что алгоритм AES оперирует байтами, которые интерпретируются как элементы конечного поля F(28). В этом поле определены операции сложения и умножения двух элементов, результатом которых, в свою очередь, также является элемент этого поля. Рассмотрим каждую из операций:

• Сложение выполняется с помощью операции xor. Операция выполняется над двоичными числами поразрядно, то есть для двух байт P = { p_7, p₆, p₅, p₄, p₃, p₂, p₁, p} и Q = { q₇, q₆, q₅, q₄, q₃, q₂, q₁, q} результатом будет R = { r₇, r₆, r₅ , r₄, r₃, r₂, r₁, r}, где r_i = p_i xor r_i .

• Умножение. Для этой операции используется представление байта в виде полинома: p(x) = p₇x7 + p₆x6 + p₅x5 + p₄x4 + p₃x3 + p₂x2 + p₁x + p , умножение в поле F(28) в таком представлении производится по модулю неприводимого в этом поле многочлена m(x) = x8 + x4 + x3 + x + 1. Таким образом, для того, чтобы получить результат умножения двух чисел в поле F(28), мы должны представить их в виде полиномов p(x) и q(x), затем взять остаток от деления на многочлен m(x) произведения p(x) и q(x), то есть r(x) = p(x)q(x) mod (m(x)), и получить коэффициенты полинома r(x), которые являются 8-битовым числом числом в поле F(28).

Протоколы и шифры

Еще один слой путаницы: AES является аббревиатурой от Advanced Encryption стандарт. И, по словам пользователя Stack Exchange, TKIP на самом деле не является алгоритмом шифрования; он используется для обеспечения отправки пакетов данных с уникальными ключами шифрования. Пользователь, Лукас Кауфман, говорит: «TKIP реализует более сложную функцию микширования ключей для смешивания сеансового ключа с вектором инициализации для каждого пакета». Кстати, Кауфман определяет EAP как «структуру аутентификации». Он прав в том, что EAP определяет способ передачи сообщений; он сам не шифрует их. Мы коснемся этого снова в следующем разделе..

WPA2 и другие сертификаты Wi-Fi, использование протоколы шифрования для защиты данных Wi-Fi. WPA2-Personal поддерживает несколько типов шифрования. WPA и WPA2 обратно совместимы с WEP, который поддерживает только TKIP.

Juniper называет протоколы шифрования, такие как AES и TKIP, шифрами шифрования. Шифр — это просто алгоритм, который определяет, как выполняется процесс шифрования..

Согласно Сообществу AirHeads:

«Вы часто видите ссылки на TKIP и AES при защите WiFi-клиента. Действительно, на него следует ссылаться как на TKIP и CCMP, а не на AES. TKIP и CCMP являются протоколами шифрования. AES и RC4 — это шифры, CCMP / AES и TKIP / RC4. Вы можете видеть, что поставщики смешивают шифр с протоколом шифрования. Если вы сдаете экзамен, то простой способ запомнить разницу — помнить, что TKIP и CCMP заканчиваются на «P» для протокола шифрования. »

Как и EAP, хотя это протокол аутентификации, а не протокол шифрования.

Суть:

• WPA2-Personal — Поддерживает CCMP (который большинство людей называют AES) и TKIP.
• WPA2-Enterprise — Поддерживает CCMP и Extensible Authentication Protocol (расширяемый протокол аутентификации (EAP).

Основные понятия

Давайте рассмотрим основные понятия, необходимые для лучшего понимания работы алгоритма.

Прежде всего отметим, что алгоритм AES оперирует байтами, которые интерпретируются как элементы конечного поля F(28). В этом поле определены операции сложения и умножения двух элементов, результатом которых, в свою очередь, также является элемент этого поля. Рассмотрим каждую из операций:

• Сложение выполняется с помощью операции xor. Операция выполняется над двоичными числами поразрядно, то есть для двух байт P = { p_7, p₆, p₅, p₄, p₃, p₂, p₁, p} и Q = { q₇, q₆, q₅, q₄, q₃, q₂, q₁, q} результатом будет R = { r₇, r₆, r₅ , r₄, r₃, r₂, r₁, r}, где r_i = p_i xor r_i .

• Умножение. Для этой операции используется представление байта в виде полинома: p(x) = p₇x7 + p₆x6 + p₅x5 + p₄x4 + p₃x3 + p₂x2 + p₁x + p , умножение в поле F(28) в таком представлении производится по модулю неприводимого в этом поле многочлена m(x) = x8 + x4 + x3 + x + 1. Таким образом, для того, чтобы получить результат умножения двух чисел в поле F(28), мы должны представить их в виде полиномов p(x) и q(x), затем взять остаток от деления на многочлен m(x) произведения p(x) и q(x), то есть r(x) = p(x)q(x) mod (m(x)), и получить коэффициенты полинома r(x), которые являются 8-битовым числом числом в поле F(28).

KeyExpansion()

AES алгоритм, используя процедуру KeyExpansion() и подавая в неё Cipher Key, K, получает ключи для всех раундов. Всего она получает Nb*(Nr + 1) слов: изначально для алгоритма требуется набор из Nb слов, и каждому из Nr раундов требуется Nb ключевых набора данных. Полученный массив ключей для раундов обозначается как wi{\displaystyle w \left}, ≤i<Nb∗(Nr+1){\displaystyle 0 \le i < Nb*(Nr + 1) }. Алгоритм KeyExpansion() показан в псевдо коде ниже.

Функция SubWord() берет четырёхбайтовое входное слово и применяет S-box к каждому из четырёх байтов то, что получилось подается на выход. На вход RotWord() подается слово a,a1,a2,a3{\displaystyle } которое она циклически переставляет и возвращает a1,a2,a3,a{\displaystyle }. Массив слов, слов постоянный для данного раунда, Rconi{\displaystyle Rcon\left}, содержит значения xi−1,00,00,00{\displaystyle }, где x = {02}, а xi−1{\displaystyle x^{i-1} } является степенью x{\displaystyle x} в GF(28){\displaystyle GF \left( 2^8 \right) } (i{\displaystyle i} начинается с 1).

Первые Nk{\displaystyle Nk} слов расширенного ключа заполненны Cipher Key. В каждое последующее слово, wi{\displaystyle w}, кладётся значение полученное при операции XOR wi−1{\displaystyle w} и wi−Nk{\displaystyle w\left}, те XOR’а предыдущего и на Nk позиций раньше слов. Для слов, позиция которых кратна Nk, перед XOR’ом к w применяется трасформация, за которой следует XOR с константой раунда Rcon. Указанная выше трансформация состоит из циклического сдвига байтов в слове(RotWord()), за которой следует процедура SubWord() — то же самое, что и SubBytes(), только входные и входные данные будут размером в слово.

Важно заметить, что процедура KeyExpansion() для 256 битного Cipher Key немного отличается от тех, которые применяются для 128 и 192 битных шифроключей. Если Nk=8{\displaystyle Nk = 8} и i−4{\displaystyle i — 4} кратно Nk{\displaystyle Nk}, то SubWord() применяется к wi−1{\displaystyle w} до XOR’а.

What Is AES 256-Bit Encryption?

AES was developed in response to the needs of the U.S. government. In 1977, federal agencies relied on the Data Encryption Standard (DES) as their encryption algorithm. DES was created by IBM with a 56-bit symmetric-key block cipher design and was used successfully for close to 20 years. By the 1990s, it was clear that DES was no longer sufficiently secure. In one public demonstration, distributed.net and the Electronic Frontier Foundation showed that they could break a DES key in only 22 hours. Per Moore’s Law, increased computing power meant that a 56-bit system was woefully inadequate against brute force attacks. A more sophisticated encryption standard was urgently needed.

In response, the government announced a public competition to find a replacement system. Over five years, 15 initial entries were narrowed down to five finalists before a final winner was chosen. The tech security community lauded the open nature of the process, which subjected each of the encryption algorithms to public security. By doing so, the government could be sure that no system had a backdoor, and the chances of identifying and fixing flaws were maximized.

In the end, the Rijndael cipher emerged victorious. A symmetric-key block cipher similar to DES but much more sophisticated, Rijndael was developed by—and named after—two Belgian cryptographers, Vincent Rijmen and Joan Daemen. In 2002, it was renamed the Advanced Encryption Standard and published by the U.S. National Institute of Standards and Technology.

The AES algorithm was approved by the NSA for handling top secret information soon after, and the rest of the technology world took notice. AES has since become the industry standard for encryption. Its open nature means AES software can be used for both public and private, commercial and noncommercial implementations.

Today AES is a trusted system with widespread adoption. AES libraries have been developed for programming languages including C, C++, Java, Javascript, and Python. AES is used by file compression programs including 7 Zip, WinZip, and RAR; disk encryption systems like BitLocker and FileVault; and file systems like NTFS. It’s an important tool in database encryption as well as in VPN systems like IPsec and SSL/TLS. Password managers like LastPass, KeePass, and 1Password use AES, as do messaging programs like WhatsApp and Facebook Messenger. An AES instruction set is integrated into all Intel and AMD processors. Even video games like Grand Theft Auto IV use AES to guard against hackers.

Параметры AES

В алгоритме AES нам нужны три параметра: входные данные, секретный ключ и IV. IV не используется в режиме ЕЦБ.

4.2. Секретный ключ

Существует два способа создания секретного ключа в AES: генерация случайного числа или получение данного пароля.

В первом подходе секретный ключ должен быть создан из криптографически безопасного (Псевдо-)Генератора случайных чисел, как БезопасныйРандом класс.

Для создания секретного ключа мы можем использовать Ключевой генерал класс. Давайте определим метод генерации ключа AES с размером n (128, 192 и 256) битов:

public static SecretKey generateKey(int n) throws NoSuchAlgorithmException {
    KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
    keyGenerator.init(n);
    SecretKey key = keyGenerator.generateKey();
    return key;
}

Во втором подходе секретный ключ AES может быть получен из данного пароля с помощью функции производного ключа на основе пароля, такой как PBKDF2 . Нам также нужно значение соли для превращения пароля в секретный ключ. Соль также является случайным значением.

Мы можем использовать SecretKeyFactory класс с PBKDF2WithHmacSHA256 алгоритм генерации ключа из данного пароля.

Давайте определим метод генерации ключа AES из данного пароля с 65 536 итерациями и длиной ключа 256 битов:

public static SecretKey getKeyFromPassword(String password, String salt)
    throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException {
    
    SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("PBKDF2WithHmacSHA256");
    KeySpec spec = new PBEKeySpec(password.toCharArray(), salt.getBytes(), 65536, 256);
    SecretKey secret = new SecretKeySpec(factory.generateSecret(spec)
        .getEncoded(), "AES");
    return secret;
}

4.3. Вектор инициализации (IV)

IV является псевдо-случайным значением и имеет тот же размер, что и зашифрованный блок. Мы можем использовать БезопасныйРандом класса для создания случайного IV.

Давайте определим метод генерации IV:

public static IvParameterSpec generateIv() {
    byte[] iv = new byte;
    new SecureRandom().nextBytes(iv);
    return new IvParameterSpec(iv);
}

Сертификаты и стандарты

Хотя WPA2 является программой сертификации, ее часто называют стандартом, а иногда и протоколом. «Стандарт» и «протокол» — это описания, которые часто используют журналисты и даже разработчики этих сертификатов (и рискуют быть педантичными), но эти термины могут вводить в заблуждение, когда речь идет о понимании того, как стандарты и протоколы связаны с Wi-Fi. сертификация, если не прямо неверно.

Мы можем использовать аналогию транспортного средства, сертифицированного как пригодное к эксплуатации. У производителя будут инструкции, которые определяют безопасность стандарты. Когда вы купите машину, она будет проверенный как безопасно управлять организацией, которая устанавливает стандарты безопасности транспортных средств.

Таким образом, хотя WPA2 следует называть сертификацией, его можно условно назвать стандартом. Но, называя это протоколом, путается значение реальных протоколов — TKIP, CCMP и EAP — в безопасности Wi-Fi..

Why was AES developed?

The earliest types of encryption were simple, using techniques like changing each letter in a sentence to the one that comes after it in the alphabet. Under this kind of code, the previous sentence becomes:

As you can see, this simple code makes it completely unreadable. Despite the initial unreadability, if you had the time and knew it was a code and not just a bunch of characters spewed onto the page, it wouldn’t be too difficult to eventually figure out.

As people got better at cracking codes, the encryption had to become more sophisticated so that the messages could be kept secret. This arms race of coming up with more sophisticated methods while others poured their efforts into breaking them led to increasingly complicated techniques, such as the Enigma machine. Its earliest designs can be traced back to a patent from the German inventor Arthur Scherbius in 1918.

The rise of electronic communication has also been a boon for encryption. In the 1970s, the US National Bureau of Standards (NBS) began searching for a standard means that could be used to encrypt sensitive government information. The result of their search was to adopt a symmetric key algorithm developed at IBM, which is now called the Data Encryption Standard (DES). The DES served its purpose relatively well for the next couple of decades, but in the nineties, some security concerns began to pop up.

The DES only has a 56-bit key (compared to the maximum of 256-bit in AES, but we’ll get to that later), so as technology and cracking methods improved, attacks against it started to become more practical. The first DES encrypted message to be broken open was in 1997, by the DESCHALL Project in an RSA Security-sponsored competition.

The next year, the Electronic Frontier Foundation (EFF) built a DES cracker which could brute force a key in just over two days. In 1999, the EFF and the internet’s first computing collective, distributed.net, collaborated to get that time down to under 24 hours.

Although these attacks were costly and impractical to mount, they began to show that the DES’s reign as the go-to encryption standard was coming to an end. With computing power exponentially increasing according to Moore’s law, it was only a matter of time until the DES could no longer be relied on.

The US government set out on a five year mission to evaluate a variety of different encryption methods in order to find a new standard that would be secure. The National Institute of Standards and Technology (NIST) announced that it had finally made its selection in late 2001.

Their choice was a specific subset of the Rijndael block cipher, with a fixed block-size of 128-bits and key sizes of 128, 192 and 256-bits. It was developed by Joan Daemen and Vincent Rijmen, two cryptographers from Belgium. In May of 2002, AES was approved to become the US federal standard and quickly became the standard encryption algorithm for the rest of the world as well.

Related: A beginner’s guide to cryptography

Что такое аудиосеть?

Еще пару десятилетий назад, если вам нужно было отправить несколько каналов звука на большие расстояния, у вас было немного вариантов. Обычно звук передается по симметричным линейным аналоговым кабелям с использованием физических коммутационных отсеков и усилителей-распределителей. Однако аналоговый подход имеет некоторые заметные недостатки: стоимость кабеля, обслуживание и ограничения длины кабеля.

С появлением цифрового звука теперь можно отправлять многоканальный звук по одному кабелю Ethernet. Вы даже можете распределить эти каналы на несколько источников в зависимости от формата. Важно отметить, что это означает отсутствие более дорогих, громоздких многоядерных змей, отсутствие потери качества звука на расстоянии и большую гибкость в маршрутизации

Звучит здорово? Что ж, существует несколько сетевых аудиоформатов и, что еще хуже, они несовместимы друг с другом! Итак, что вы выберете и на что следует обратить внимание при покупке следующего цифрового микшерного пульта? Мы подумали, что пришло время провести быстрый обзор наиболее распространенных сетевых аудиоформатов. У всех есть свои плюсы и минусы, но важно, чтобы вы выбрали формат, соответствующий вашим требованиям… и бюджету!

Можно ли восстановить расширенный ключ, зная какой-либо из раундовых?

Достаточно интересный вопрос, возникший у меня при написании этой статьи.

Для ответа на него давайте рассмотрим расширенный ключ как ряд 32-х битных слов: w, w₁, w₂, w₃, …, w₄₀, w₄₁, w₄₂, w₄₃, где w, w₁, w₂, w₃ — 128-битный ключ AES, а w₄₀, w₄₁, w₄₂, w₄₃ — последний раундовый ключ. Процесс расширения ключа определяется как w_i = w_i-4 xor F_i(w_i-1), где F_i — это рассмотренная выше функция, определяемая процедурой KeyExpansion. Начиная с w, w₁, w₂, w₃ этот процесс позволяет вычислить остальную часть расширенного ключа.

Теперь давайте предположим, что злоумышленнику известен последний раундовый ключ шифрования AES-128. Он может переписать процесс расширения ключа следующим образом: w_j = w_j+4 xor F_j+4(w_j+3). Это получается простой заменой j = i — 4 и переупорядочиванием. Таким образом, злоумышленник, имея в распоряжении w₄₀, w₄₁, w₄₂, w₄₃ ,cможет восстановить все слова вплоть до w.

Эта проблема становится не столь критичной в случае с AES-192 и AES-256. Действительно, если атакующему удается получить один раундовый ключ из 256-битного ключа AES, это уменьшает количество возможных вариантов AES ключей с 2256 до 2128, в таком случае восстановить полный ключ все еще невозможно с вычислительной точки зрения.

Асимметричная криптография или криптография с открытым ключом

Криптография с асимметричным ключом также известна как открытый ключ. использует два разных ключа на каждом конце связи для его шифрования и дешифрования . У каждого пользователя связи будет открытый и закрытый ключ. Закрытый ключ должен быть защищен и храниться самим пользователем, он будет засекречено и не должно быть известно никому и никому не должно быть отправлено. Открытый ключ будет доступен всем пользователям системы, желающим общаться.

Сильной стороной системы, обеспечивающей безопасность этого типа асимметричного алгоритма, является то, что он основан на математических функциях, которые легко решить в одном смысле , но чей разрешение в обратном направлении чрезвычайно сложно , если ключ не известен. . Открытый и закрытый ключи генерируются одновременно и привязаны друг к другу. Отношения между ними должны быть очень сложными, поэтому нам очень сложно получить ключ от другого, в данном случае получить закрытый ключ, поскольку открытый ключ известен всем, кто подключен к системе.

Пары клавиш выполняют несколько очень важных функций, среди которых мы выделяем:

• Зашифруйте информацию.
• Обеспечьте целостность передаваемых данных.
• Гарантия подлинности эмитента.

Шифрование с асимметричным ключом

Если человек с парой ключей шифрует сообщение с помощью открытого ключа получателя, это сообщение может быть расшифровано только с помощью соответствующего закрытого ключа. Если мы зашифруем сообщение с помощью закрытого ключа, мы не сможем расшифровать его с помощью самого закрытого ключа, мы должны использовать открытый (в этом случае это не считается шифрованием, но проверяется подлинность отправителя с помощью это мы проверим, что отправитель действительно говорит быть).

Математическая структура того, как работает асимметричное шифрование, такова:

• Сообщение + открытый ключ = зашифрованное сообщение
• Зашифрованное сообщение + закрытый ключ = расшифрованное сообщение
• Сообщение + закрытый ключ = Подписанное сообщение
• Подписанное сообщение + открытый ключ = аутентификация

Как мы уже отмечали ранее, говоря о криптографии с симметричным ключом, симметричное шифрование обеспечивает конфиденциальность (только получатель может прочитать сообщение). Асимметричная криптография обеспечивает другие свойства: аутентичность, целостность и невозможность отказа от авторства. Чтобы алгоритм считался безопасным, он должен соответствовать следующему:

• Если зашифрованный текст известен, он должно быть очень сложно или почти невозможно извлечь открытый текст и закрытый ключ любым способом.
• Если открытый текст и шифрование известны, он получение закрытого ключа должно быть дороже, чем получение открытого текста .
• Если данные были зашифрованы открытым ключом, должен быть только закрытый ключ, способный его расшифровать , и наоборот.

Преимущество асимметричного шифрования перед симметричным в том, что открытый ключ может быть известен всем пользователям системы, однако этого не происходит с закрытым ключом, и в результате симметричного шифрования оба пользователя должны знать один и тот же ключ. (и пароль должен быть отправлен каждому из разных пользователей через установленный канал связи).

How does AES 256 work?

AES is a symmetric key cipher. This means the same secret key is used for both encryption and decryption, and both the sender and receiver of the data need a copy of the key. By contrast, asymmetric key systems use a different key for each of the two processes. Asymmetric keys are best for external file transfers, whereas symmetric keys are better suited to internal encryption. The advantage of symmetric systems like AES is their speed. Because a symmetric key algorithm requires less computational power than an asymmetric one, it’s faster and more efficient to run.

AES is also characterized as a block cipher. In this type of cipher, the information to be encrypted (known as plaintext) is divided into sections called blocks. AES uses a 128-bit block size, in which data is divided into a four-by-four array containing 16 bytes. Since there are eight bits per byte, the total in each block is 128 bits. The size of the encrypted data remains the same: 128 bits of plaintext yields 128 bits of ciphertext.

How does AES work? The basic principle of all encryption is that each unit of data is replaced by a different one according to the security key. More specifically, AES was designed as a substitution-permutation network. AES brings additional security because it uses a key expansion process in which the initial key is used to come up with a series of new keys called round keys. These round keys are generated over multiple rounds of modification, each of which makes it harder to break the encryption.

First, the initial key is added to the block using an XOR (“exclusive or”) cipher, which is an operation built into processor hardware. Then each byte of data is substituted with another, following a predetermined table. Next, the rows of the 4×4 array are shifted: bytes in the second row are moved one space to the left, bytes in the third row are moved two spaces, and bytes in the fourth are moved three. The columns are then mixed—a mathematical operation combines the four bytes in each column. Finally, the round key is added to the block (much like the initial key was), and the process is repeated for each round. This yields ciphertext that is radically different from the plaintext. For AES decryption, the same process is carried out in reverse.

Each stage of the AES encryption algorithm serves an important function. Using a different key for each round provides a much more complex result. Byte substitution modifies the data in a nonlinear manner, obscuring the relationship between the original and encrypted content. Shifting the rows and mixing the columns diffuses the data, transposing bytes to further complicate the encryption. Shifting diffuses the data horizontally, while mixing does so vertically. The result is a tremendously sophisticated form of encryption.

О сложении: XOR и поля Галуа

Развернутое описание намного лучше этой простой схемы. Я даже не могу выразить, насколько настоящий алгоритм лучше того варианта, который я изобразил в своем видео про SP-сеть. Вот мы подставили, переставили, перемешали элементы, и далее мы собираемся делать это снова и снова, пока не получим шифротекст. 

Полагаю, возникает вопрос: что происходит на каждом из этих этапов? Для меня алгоритм AES изящен именно потому, что он не использует операции, которых можно было бы от него ожидать. 

Конечно, XOR повсеместно применяется в криптографии, но на самом деле все операции в AES по сути своей математические и производятся над так называемым конечным полем. 

Мы уже немного рассказывали о конечных полях или полях Галуа в своем видео про кодирование с помощью кода Рида – Соломона (Reed Solomon encoding).

Смысл заключается в использовании теории поля Галуа для конечных полей и выполнении множества длинных делений и сложений чисел в пределах этого поля. 

Например, у вас есть некоторое количество элементов, скажем, все числа от 0 до 10, например, и у вас есть различные операции, которые можно выполнять в пределах этого поля. Таким образом, в Rjjndael у нас поле Галуа из 2’8 элементов.

А затем в этом поле можно производить сложение, вычитание, умножение и деление или вычисление мультипликативного обратного X’-1.

Важно помнить о конечном поле, если мы не будем углубляться в математику, что 28 элементов – это 16 байтов, так что каждый из элементов в этом поле Галуа – это байт. Так что мы начинаем с 00000000 и движемся к 11111111

Таким образом, в этом конкретном конечном поле 256 таких элементов. 

Если мы берем наше изначальное сообщение, нужно знать, даже если вы не взглянете на него снова, что какую бы операцию мы с ним не проводили, мы получим другой элемент их этого поля. Мы никогда не выходим за пределы поля, ни за верхнюю, ни за нижнюю границу, знаете ли, и не уходим в отрицательные числа или что-то в этом роде, здесь нет чисел с плавающей запятой и ничего подобного. Если мы берем одно из чисел и добавляем его к другому, то находим третье в пределах поля. Точно также, если мы умножаем или наоборот вычисляем мультипликативный обратный, или делим, мы переходим к другому числу. Поле Галуа довольно удобно для построения шифра на его основе, потому что большинство действий имеют свою противоположность, например, сложение и вычитание отменяют друг друга, так же как умножение и вычисление мультипликативного обратного или деление, и мы можем перемещаться по этому полю. Но мы всегда остаемся в пределах наших байтов. Если мы представляем путь данных в AES в виде матрицы 4 на 4, это наш 128-битный блок, и мы можем совершать операции в пределах этого конечного поля, и после всех действий мы всё еще будем в нем.

Количество бит не увеличится до 130 или 140, и никакой подобной катастрофы не произойдет.

Так вот, вернемся к схеме, и, держа ее в голове, поговорим о том, что делает каждая функция. 

Другие форматы

Возможно, вы читаете это и кричите на экран: «Но мой микшерный пульт не использует ни один из этих сетевых форматов!» Да, существуют сетевые аудиоформаты, помимо уже упомянутых. Заслуживают внимания GigaACE от Allen & Heath и Waves Sound Grid, которые вы найдете на столах DigiCo, Yamaha и даже Allen & Heath! Существуют также некоторые более старые устаревшие форматы, такие как CobraNet, который является дедушкой сетевых аудиоформатов.

Мы не вдавались в подробности этих форматов, потому что, на наш взгляд, будущее вещей кажется довольно ясным. Allen & Heath, DigiCo и Yamaha предлагают сетевые карты Dante для профессиональных микшерных консолей. Если это не признание того, что Dante становится доминирующим отраслевым стандартом, мы не знаем, что это такое! Тем не менее, неплохо было бы ознакомиться с этими другими форматами, хотя бы для того, чтобы знать, какое оборудование будет без проблем работать вместе.