Основы криптографии в Java
Криптография — это наука о методах обеспечения конфиденциальности, целостности и аутентичности информации.
Типы криптографии
Симметричная криптография
В симметричной криптографии для шифрования и дешифрования используется один и тот же ключ. Это означает, что обе стороны, обменивающиеся данными, должны заранее договориться о ключе.
Основные алгоритмы симметричной криптографии
AES (Advanced Encryption Standard):
Современный стандарт шифрования, используемый во многих приложениях.
Работает с блоками данных размером 128 бит и поддерживает ключи длиной 128, 192 или 256 бит.
Основные этапы: SubBytes, ShiftRows, MixColumns, AddRoundKey.
Плюсы: высокая скорость, надежность, поддержка аппаратного ускорения.
Минусы: необходимость безопасного обмена ключами.
DES (Data Encryption Standard):
Устаревший алгоритм, использующий ключ длиной 56 бит.
Работает с блоками данных размером 64 бита.
Основные этапы: начальная перестановка, 16 раундов шифрования, финальная перестановка.
Плюсы: простота реализации.
Минусы: слабая стойкость из-за короткого ключа.
Пример шифрования с использованием AES в Java:
#Java #Training #Medium #Crypto #Symmetrical
Криптография — это наука о методах обеспечения конфиденциальности, целостности и аутентичности информации.
Типы криптографии
Симметричная криптография
В симметричной криптографии для шифрования и дешифрования используется один и тот же ключ. Это означает, что обе стороны, обменивающиеся данными, должны заранее договориться о ключе.
Основные алгоритмы симметричной криптографии
AES (Advanced Encryption Standard):
Современный стандарт шифрования, используемый во многих приложениях.
Работает с блоками данных размером 128 бит и поддерживает ключи длиной 128, 192 или 256 бит.
Основные этапы: SubBytes, ShiftRows, MixColumns, AddRoundKey.
Плюсы: высокая скорость, надежность, поддержка аппаратного ускорения.
Минусы: необходимость безопасного обмена ключами.
DES (Data Encryption Standard):
Устаревший алгоритм, использующий ключ длиной 56 бит.
Работает с блоками данных размером 64 бита.
Основные этапы: начальная перестановка, 16 раундов шифрования, финальная перестановка.
Плюсы: простота реализации.
Минусы: слабая стойкость из-за короткого ключа.
Пример шифрования с использованием AES в Java:
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import java.util.Base64;
public class AESExample {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// Генерация ключа
KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES");
keyGen.init(128); // 128-bit key
SecretKey secretKey = keyGen.generateKey();
// Шифрование
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
String plainText = "Hello, World!";
byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes());
String encryptedText = Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
System.out.println("Encrypted: " + encryptedText);
// Дешифрование
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedText));
String decryptedText = new String(decryptedBytes);
System.out.println("Decrypted: " + decryptedText);
}
}
#Java #Training #Medium #Crypto #Symmetrical
Основы криптографии в Java
Симметричная криптография: алгоритм AES (Advanced Encryption Standard)
AES — это блочный шифр, который обрабатывает данные блоками по 128 бит. Он поддерживает ключи длиной 128, 192 или 256 бит.
Этапы шифрования AES
1. Key Expansion (Генерация раундовых ключей)
Перед началом шифрования AES генерирует набор раундовых ключей на основе исходного ключа. Это делается с помощью алгоритма Rijndael Key Schedule.
Раундовый ключ (AddRoundKey):
Это ключ, который используется в каждом раунде шифрования.
Каждый раундовый ключ — это 128 бит (16 байт), как и блок данных.
Раундовые ключи генерируются путем применения нелинейных преобразований и сдвигов к исходному ключу.
Использование разных ключей для каждого раунда повышает безопасность шифрования.
Если злоумышленник узнает один из раундовых ключей, это не поможет ему восстановить исходный ключ.
2. Initial Round (Начальный раунд)
Начальный раунд состоит из одного этапа: AddRoundKey.
AddRoundKey:
Каждый байт данных XORится с соответствующим байтом раундового ключа.
XOR (исключающее ИЛИ) — это битовая операция, которая возвращает 1, если биты разные, и 0, если биты одинаковые.
Пример: 1010 XOR 1100 = 0110.
Результат этой операции — это первый шаг к "запутыванию" данных.
3. Main Rounds (Основные раунды)
Каждый основной раунд состоит из четырех этапов: SubBytes, ShiftRows, MixColumns и AddRoundKey.
Количество раундов зависит от длины ключа:
10 раундов для 128-битного ключа.
12 раундов для 192-битного ключа.
14 раундов для 256-битного ключа.
SubBytes (Замена байтов)
Каждый байт данных заменяется с использованием S-блока (таблицы замен).
S-блок — это предопределенная таблица, которая заменяет каждый байт на другой байт по определенному правилу.
Например, байт 0x53 может быть заменен на 0xED.
S-блок добавляет нелинейность, что делает шифрование более устойчивым к криптоанализу.
ShiftRows (Перестановка строк)
Блок данных представляется как матрица 4x4 (16 байт).
Каждая строка матрицы сдвигается влево на определенное количество байт:
Первая строка не сдвигается.
Вторая строка сдвигается на 1 байт.
Третья строка сдвигается на 2 байта.
Четвертая строка сдвигается на 3 байта.
Перестановка строк "перемешивает" данные, что повышает сложность шифрования.
MixColumns (Линейное преобразование столбцов)
Каждый столбец матрицы 4x4 обрабатывается с помощью линейного преобразования.
Это преобразование представляет собой умножение столбца на фиксированную матрицу в поле Галуа GF(2^8).
MixColumns добавляет диффузию, что означает, что изменение одного байта влияет на несколько байтов в блоке.
AddRoundKey (Добавление раундового ключа)
На этом этапе каждый байт данных снова XORится с соответствующим байтом раундового ключа.
Это завершает раунд и подготавливает данные для следующего раунда.
4. Final Round (Финальный раунд)
Финальный раунд похож на основные раунды, но в нем пропускается этап MixColumns. Это сделано для упрощения дешифрования.
Этапы финального раунда:
SubBytes.
ShiftRows.
AddRoundKey.
#Java #Training #Medium #Crypto #Symmetrical
Симметричная криптография: алгоритм AES (Advanced Encryption Standard)
AES — это блочный шифр, который обрабатывает данные блоками по 128 бит. Он поддерживает ключи длиной 128, 192 или 256 бит.
Этапы шифрования AES
1. Key Expansion (Генерация раундовых ключей)
Перед началом шифрования AES генерирует набор раундовых ключей на основе исходного ключа. Это делается с помощью алгоритма Rijndael Key Schedule.
Раундовый ключ (AddRoundKey):
Это ключ, который используется в каждом раунде шифрования.
Каждый раундовый ключ — это 128 бит (16 байт), как и блок данных.
Раундовые ключи генерируются путем применения нелинейных преобразований и сдвигов к исходному ключу.
Использование разных ключей для каждого раунда повышает безопасность шифрования.
Если злоумышленник узнает один из раундовых ключей, это не поможет ему восстановить исходный ключ.
2. Initial Round (Начальный раунд)
Начальный раунд состоит из одного этапа: AddRoundKey.
AddRoundKey:
Каждый байт данных XORится с соответствующим байтом раундового ключа.
XOR (исключающее ИЛИ) — это битовая операция, которая возвращает 1, если биты разные, и 0, если биты одинаковые.
Пример: 1010 XOR 1100 = 0110.
Результат этой операции — это первый шаг к "запутыванию" данных.
3. Main Rounds (Основные раунды)
Каждый основной раунд состоит из четырех этапов: SubBytes, ShiftRows, MixColumns и AddRoundKey.
Количество раундов зависит от длины ключа:
10 раундов для 128-битного ключа.
12 раундов для 192-битного ключа.
14 раундов для 256-битного ключа.
SubBytes (Замена байтов)
Каждый байт данных заменяется с использованием S-блока (таблицы замен).
S-блок — это предопределенная таблица, которая заменяет каждый байт на другой байт по определенному правилу.
Например, байт 0x53 может быть заменен на 0xED.
S-блок добавляет нелинейность, что делает шифрование более устойчивым к криптоанализу.
ShiftRows (Перестановка строк)
Блок данных представляется как матрица 4x4 (16 байт).
Каждая строка матрицы сдвигается влево на определенное количество байт:
Первая строка не сдвигается.
Вторая строка сдвигается на 1 байт.
Третья строка сдвигается на 2 байта.
Четвертая строка сдвигается на 3 байта.
Перестановка строк "перемешивает" данные, что повышает сложность шифрования.
MixColumns (Линейное преобразование столбцов)
Каждый столбец матрицы 4x4 обрабатывается с помощью линейного преобразования.
Это преобразование представляет собой умножение столбца на фиксированную матрицу в поле Галуа GF(2^8).
MixColumns добавляет диффузию, что означает, что изменение одного байта влияет на несколько байтов в блоке.
AddRoundKey (Добавление раундового ключа)
На этом этапе каждый байт данных снова XORится с соответствующим байтом раундового ключа.
Это завершает раунд и подготавливает данные для следующего раунда.
4. Final Round (Финальный раунд)
Финальный раунд похож на основные раунды, но в нем пропускается этап MixColumns. Это сделано для упрощения дешифрования.
Этапы финального раунда:
SubBytes.
ShiftRows.
AddRoundKey.
#Java #Training #Medium #Crypto #Symmetrical