AES dešifrovací algoritmus: Komplexní průvodce pro vědce dat

Chcete -li implementovat dešifrování AES, můžete využít stávající kryptografické knihovny nebo API poskytované programovacími jazyky, jako je Python nebo Java. Tyto knihovny často zapouzdřují složité podrobnosti algoritmu dešifrování AES, což vám umožňuje soustředit se na aspekty vaší aplikace vyšší úrovně.

Jaký je algoritmus AES?

Mnoho kandidátů je v technických rozhovorech zamítnuto nebo dolní úrovně kvůli špatnému výkonu v rozhovorech o chování nebo kulturním přizpůsobení. Aso vaše rozhovory s tímto bezplatným kurzem, kde budete cvičit s jistotou řešení otázek rozhovoru pro behaviorální rozhovor.

Získejte kurz zdarma
Získejte kurz zdarma

Pozadí

V 90. letech byl DES učiněn nejistý kvůli jeho relativně malé 56bitové velikosti klíče. V roce 1997 tedy Standard pokročilého šifrování (Aes) byl navržen v reakci na veřejnou výzvu k návrhům Národního institutu standardů a technologií (NIST). Níže uvedená tabulka ukazuje, jak se AES ve srovnání s jeho předchůdcem.

Des Aes
Rozvinutý 1977 2000
Typ šifry Symetrický blok šifry Symetrický blok šifry
Velikost bloku 64 bitů 128 bitů
Délka klíče 56 bitů 128/192/256 bitů
Bezpečnostní Vykreslil nejistý Považován za bezpečný

Jaký je algoritmus AES?

The Algoritmus AES (také známý jako Algoritmus Rijndael) je symetrický blokový šifrovací algoritmus, který bere prostý text v blocích 128 bitů a převádí je na šifrovací text pomocí klíčů 128, 192 a 256 bitů. Vzhledem k tomu, že algoritmus AES je považován za bezpečný, je ve světovém standardu.

AES dešifrovací algoritmus: Komplexní průvodce pro vědce dat

Ve světě zabezpečení dat je šifrování základní technikou používané k ochraně citlivých informací. Pokročilý šifrovací standard (AES) je široce přijatý symetrický šifrovací algoritmus, který zajišťuje bezpečné komunikaci a ukládání dat. V tomto článku se ponoříme hluboko do algoritmu AES dešifrování, vysvětlíme jeho vnitřní fungování a poskytneme praktické poznatky pro vědce a softwarové inženýry.

Podle Saturn Cloud | Úterý 18. července 2023 | Smíšený

AES dešifrovací algoritmus: Komplexní průvodce pro vědce dat

Úvod

Ve světě zabezpečení dat je šifrování základní technikou používané k ochraně citlivých informací. Pokročilý šifrovací standard (AES) je široce přijatý symetrický šifrovací algoritmus, který zajišťuje bezpečné komunikaci a ukládání dat. V tomto článku se ponoříme hluboko do algoritmu AES dešifrování, vysvětlíme jeho vnitřní fungování a poskytneme praktické poznatky pro vědce a softwarové inženýry.

Porozumění šifrování AES

Než se ponoříme do dešifrování AES, krátce se dotkněte šifrování AES. AES je blokový algoritmus šifry, který pracuje na blocích dat pevné velikosti. Podporuje tři velikosti klíčů: 128, 192 a 256 bitů. Pro šifrování dat s AES se k transformaci prostého textu používá tajný klíč na cifertext, takže je nečitelný bez odpovídajícího dešifrovacího klíče.

Šifrování AES se skládá z několika kol, přičemž každé kolo aplikuje sadu operací na data. Tyto operace zahrnují substituci, permutaci a míchání dat. Počet kol závisí na velikosti klíče: 10 kol pro 128bitové klíče, 12 kol pro 192bitové klíče a 14 kol pro 256bitové klíče.

Proces dešifrování AES

AES dešifrování je inverzní proces šifrování. Vezme jako vstup šifrový text a dešifrovací klíč a produkuje původní prostý text. Dešifrovací algoritmus zvrátí operace prováděné během šifrování, což umožňuje obnovení původních dat.

Pojďme nastínit kroky zapojené do procesu dešifrování AES:

  1. Klíčová expanze: AES dešifrování začíná rozšířením šifrovacího klíče do sady kulatých klíčů. Tento krok je nezbytný pro generování správných kulatých klíčů používaných v opačném pořadí ve srovnání se šifrováním.
  2. Počáteční kolo: V počátečním kole je blok cifertextu podroben přídavu reverzního klíče, kde je kulatý klíč z Xoredu s cifertextem.
  3. Kola: AES dešifrování sestává z několika kol, stejně jako šifrování. Každé kolo zahrnuje čtyři hlavní operace: inverzní substituce, inverzní permutace, inverzní míchání a přidání zpětného klíče. Tyto operace se provádějí v opačném pořadí ve srovnání se šifrováním.
  4. Poslední kolo: Poslední kolo zahrnuje inverzní substituce, inverzní permutaci a přidání zpětného klíče. V závěrečném kole však neexistuje žádná inverzní operace míchání.
  5. Výstup: Po posledním kole se získá dešifrovaný prostý text, což je přesná replika původních dat před šifrováním.

Implementace dešifrování AES

Chcete -li implementovat dešifrování AES, můžete využít stávající kryptografické knihovny nebo API poskytované programovacími jazyky, jako je Python nebo Java. Tyto knihovny často zapouzdřují složité podrobnosti algoritmu dešifrování AES, což vám umožňuje soustředit se na aspekty vaší aplikace vyšší úrovně.

V Pythonu můžete použít knihovnu pycryptodome, která poskytuje přímé rozhraní pro dešifrování AES:

z Krypto.Šifra import Aes def aes_decrypt(Ciphertext, klíč): šifra = Aes.Nový(klíč, Aes.MODE_ECB) prostý text = šifra.dešifrovat(Ciphertext) vrátit se prostý text 

Ve výše uvedeném příkladu představuje šifrovaná data CIPHERTEXT a klíčem je dešifrovací klíč. AES.Funkce New () Inicializuje AES šifru zadaným klíčem a šifrou.Decrypt () provádí dešifrovací operaci a vrátí prostý text.

Osvědčené postupy pro dešifrování AES

Chcete -li zajistit bezpečnost a účinnost dešifrování AES, zvažte následující osvědčené postupy:

  1. Klíčová správa: Správně správa šifrovacích klíčů pomocí zabezpečených mechanismů skladování klíčů a pravidelných rotujících klíčů. Vyvarujte se klíčů s pevným kódováním ve zdrojovém kódu nebo je uložte do prostého textového souboru.
  2. Bezpečný přenos: Při přenosu šifrových nebo dešifrovacích klíčů přes síť využívejte zabezpečené komunikační protokoly, jako jsou HTTPS nebo SSH.
  3. Používejte zabezpečené knihovny: K implementaci dešifrování AES vždy použijte důvěryhodné a dobře provezené kryptografické knihovny. Tyto knihovny podstupují přísné bezpečnostní testování a údržbu a snižují riziko zranitelnosti.
  4. Udržujte software aktuální: Pravidelně aktualizujte své softwarové závislosti, včetně kryptografických knihoven, aby začlenily bezpečnostní opravy a opravy chyb. Zastaralý software může obsahovat známé zranitelnosti, které mohou útočníci využít.
  5. Zajistit prostředí: Chraňte systémy a prostředí, kde se odehrávají dešifrovací operace AES. Použijte silné kontroly přístupu, segmentaci sítě a systémy detekce narušení, aby se zmírnilo riziko neoprávněného přístupu.

Závěr

V tomto článku jsme prozkoumali algoritmus dešifrování AES, základní součást zabezpečení dat. Diskutovali jsme o krocích zapojených do dešifrování AES, implementaci dešifrování AES v Pythonu a osvědčených postupech pro zabezpečenou dešifrování AES.

Jako vědec nebo softwarového inženýra datového datového pracovníka vám porozumění dešifrování AES umožňuje pracovat s šifrovanými daty a vyvíjet zabezpečené aplikace, které chrání citlivé informace. Dodržováním osvědčených postupů uvedených v tomto článku můžete zajistit integritu a důvěrnost dat prostřednictvím robustních technik dešifrování AES.

Pamatujte, že šifrování a dešifrování AES hrají klíčovou roli při zajišťování dat a zůstat informováni o kryptografických algoritmech je v dnešní digitální krajině zásadní.

O Saturn Cloud

Saturn Cloud je vaše řešení all-in-one pro vývoj, nasazení, nasazení a datové potrubí ML v cloudu. Vytočte notebook s 4TB RAM, přidejte GPU, připojte se k distribuovanému shluku pracovníků a další. Připojte se ještě dnes a získejte 150 hodin bezplatného výpočtu za měsíc.

Kroky v procesu šifrování AES

Proces šifrování používá sadu speciálně odvozených klíčů nazývaných kulaté klíče. Ty se používají spolu s dalšími operacemi na řadě dat, která drží přesně jeden blok dat?data, která mají být šifrována. Toto pole nazýváme pole státu.

Pro 128bitový blok podnikáte následující kroky šifrování AES:

  1. Odvozte sadu kulatých klíčů z klíče šifry.
  2. Inicializujte pole stavu pomocí dat bloku (PlainText).
  3. Přidejte počáteční kulatý klíč do pole počátečního stavu.
  4. Proveďte devět kol státu manipulace.
  5. Proveďte desáté a poslední kolo manipulace s státem.
  6. Zkopírujte konečné postavení stavu jako šifrovaná data (cifertext).

Důvod, proč byla kola uvedena jako „devět následovanou konečným desátým kolem“, je ten, že desáté kolo zahrnuje trochu odlišnou manipulaci od ostatních.

Blok, který má být šifrován, je jen sekvence 128 bitů. AES pracuje s množstvím bajtů, takže nejprve převedeme 128 bitů na 16 bajtů. Říkáme „převést“, ale ve skutečnosti je to téměř jistě uloženo tímto způsobem. Operace v RSN/AE jsou prováděny na dvourozměrném bajtovém poli čtyř řádků a čtyř sloupců. Na začátku šifrování, 16 bajtů dat, očíslovaných D0 ? D15, jsou naloženy do pole, jak je uvedeno v tabulce a.5.

Každé kolo procesu šifrování vyžaduje řadu kroků ke změně stavu stavu. Tyto kroky zahrnují čtyři typy operací nazývané:

Podrobnosti o těchto operacích jsou popsány krátce, ale nejprve se musíme podrobněji podívat na generování kulatých klíčů, tzv., Protože pro každé kolo v procesu je jiné.

Klíč šifry použité pro šifrování je 128 bitů dlouhé. Odkud tento klíč pochází, není zde důležitý; Viz kapitola 10 o hierarchii klíčů a o tom, jak se vytvářejí časové šifrovací klíče. Klíč šifry je již výsledkem mnoha hashovacích a kryptografických transformací a v době, kdy dorazí k šifrování bloku AES, je daleko od tajného hlavního klíče drženého ověřovacím serverem. Nyní se konečně používá ke generování sady jedenácti 12-bitových kulatých klíčů, které budou kombinovány s daty během šifrování. Přestože existuje deset kol, je zapotřebí jedenáct klíčů, protože do počátečního stavu se přidá jeden další klíč před zahájením kol. Nejlepší způsob, jak zobrazit tyto klíče, je řada jedenácti hodnot 16 bajtů, z nichž každá se skládá ze čtyř 32bitových slov, jak je uvedeno v tabulce a.6.

Nejprve je první kolo klíče RKEY0 jednoduše inicializováno na hodnotu klíče šifry (to je tajný klíč dodávaný prostřednictvím hierarchie klíče). Každý ze zbývajících deseti klíčů je z toho odvozen následovně.

Tabulka a.6. Pole kulatého klíče