رمزگذاری برای امنیت کلی اینترنت بسیار مهم است. امروزه سیستم‌های رمزگذاری مختلفی استفاده می‌شوند، اما همه آنها معمولاً با درهم‌کوبی داده‌ها با کمک یک الگوریتم ریاضی کار کرده و اطلاعات را در کد رمزگذاری می‌کنند. یکی از رایج ترین استانداردهای رمزگذاری امروزی، استاندارد رمزگذاری پیشرفته (AES) است. این یک نوع رمز بلوک Rijndael است و در سه اندازه کلیدی 128، 192 و 256 بیت موجود می باشد. بنابراین، رمزگذاری AES-256 چیست و چگونه کار می کند؟
AES چیست؟
AES یک استاندارد رمزگذاری داده به طور گسترده پذیرفته شده است که در سراسر جهان در حال استفاده می باشد. این استاندارد فدرال است که توسط دولت آمریکا استفاده می شود و امنیت و حفاظت قابل توجهی را ارائه می دهد. AES نوعی رمزگذاری متقارن است که از همان کلید برای رمزگذاری و رمزگشایی داده های شما استفاده می کند. اساسا، هم فرستنده و هم گیرنده برای رمزگشایی داده ها به یک کلید نیاز دارند. رمزگذاری متقارن سریعتر است، اگرچه امنیت آن کمی کمتر از رمزگذاری نامتقارن است.
Block Cipher چیست؟
رمز برای درک نحوه عملکرد AES-256، درک رمزهای بلوکی یا مهم است. بلوک به سادگی به معنای واحدی از اطلاعات است که قبل از رمزگذاری تقسیم شده است. AES استاندارد از اندازه بلوک 128 بیتی استفاده می کند. برای تجسم، 16 بایت ضرب در 8 بیت به شما 128 بیت در هر بلوک می دهد. بنابراین بدون توجه به اندازه کلید، اندازه بلوک ثابت می ماند. AES حملات زیادی را متحمل شده، اما هنوز کرک نشده است. AES-256 امن ترین نسخه است، اگرچه به قدرت محاسباتی بیشتری نیاز دارد. با توجه به تهدید احتمالی رمزنگاری پس کوانتومی، بسیاری AES-256 را مقاوم در برابر کوانتومی می دانند، به این معنی که انتظار نمی رود کامپیوترهای کوانتومی رمز را بشکنند.
اندازه بلوک چگونه بر امنیت تأثیر می گذارد؟
اندازه بلوک نیز تأثیر غیر مستقیمی بر امنیت رمز دارد. اساسا، هر چه بلوک بزرگتر باشد، داده های بیشتری را می توان بدون تکراری رمزگذاری کرد. اما، اگر اندازه بلوک خیلی کوچک باشد، می تواند بر استفاده ایمن رمز تأثیر بگذارد. یک رمز بلوکی به معنای یک جایگشت شبه تصادفی است، که به سادگی به این معنی است که اگر ورودی ها متفاوت باشند، خروجی ها نیز باید به طور خودکار متفاوت باشند. AES در درجه اول از یک اندازه بلوک 128 بیتی استفاده می کند که در آن داده ها به یک آرایه 4×4 حاوی 16 بایت تقسیم می شوند.
با این حال، در حالیکه اندازه بلوک مستقیماً بر امنیت رمزگذاری تأثیر نگذاشته، امنیت حالت را تحت تأثیر قرار می دهد. همه رمزهای بلوکی به طور کلی در حالت‌های مختلف عملیات مستقر می‌شوند، بنابراین امنیت هر حالت به دو عنصر بستگی دارد: امنیت خود رمز بلوکی و امنیت حالت زمانی که رمز بلوکی با یک جایگشت شبه تصادفی جایگزین می‌شود. اساساً، هرچه داده های بیشتری را در یک حالت عملیات پردازش کنید، بیشتر حالت را نشان می دهد زیرا اندازه بلوک کوتاهتر منجر به افزایش احتمال موفقیت مخالف می شود. با گذشت زمان، بخش‌هایی از جایگشت، که پنهان هستند، همچنان آشکار می‌شوند و در نهایت جایگشت کامل آشکار می‌شوند.
بنابراین، اگر رمز بلوکی از N بیت دارید و می‌دانید که هیچ تفاوتی با جایگشت شبه تصادفی N بیت ندارد، در صورت استفاده از آن در حالت عملکرد، امنیت رمز شما آسیب خواهد دید. برای اطمینان از اینکه امنیت حالت تحت تأثیر قرار نمی گیرد، بهتر است از اندازه بلوک بزرگتر استفاده کنید.
چگونه AES-256 داده های شما را رمزگذاری می کند؟
مفهوم اساسی رمزگذاری این است که رمز، بسته به کلید امنیتی، هر واحد اطلاعات را با واحد دیگری جایگزین می‌کند. به عنوان مثال، AES-256 چهارده دور رمزگذاری را تکمیل می کند، که آن را فوق العاده ایمن می کند. مراحل شامل تقسیم داده‌ها به بلوک‌ها، جایگزینی بایت‌های مختلف، جابجایی ردیف‌ها و ترکیب ستون‌ها برای درهم‌آمیزی کامل اطلاعات است.
در پایان فرآیند، نتیجه یک مجموعه کاملاً تصادفی از کاراکترها است که اگر کلید رمزگشایی را نداشته باشند برای هیچ‌کس معنا نخواهد داشت. AES-256 طولانی ترین و همچنین قوی ترین سطح رمزگذاری است که ارائه می دهد. برای در نظر گرفتن همه چیز، یک هکر باید 2256 ترکیب مجزا را امتحان کند که هر کدام مجموعاً 78 رقم دارد تا رمزگذاری را بشکند. در اصل، این تعداد از تعداد ستاره های جهان بیشتر است! این امر آن را در برابر حملات Brute Force غیر قابل نفوذ می کند و قوی ترین استاندارد رمزگذاری در جهان است.
کاربردهای AES-256
AES-256 قوی ترین نوع است، بنابراین همیشه برای کاربردهای ساده ایده آل نیست. با این حال، AES-256 توسط ارائه دهندگان VPN و برای ایمن سازی پایگاه های داده استفاده می شود. کتابخانه های AES برای زبان های برنامه نویسی محبوب مانند C، C++، جاوا و حتی پایتون در دسترس هستند. اگر از یک مدیر رمز عبور مانند 1Pass یا LastPass استفاده می کنید، احتمالاً در حال حاضر از AES-256 برای رمزگذاری اطلاعات حساس استفاده می کنید.
حتی برنامه‌های پیام‌رسانی مانند واتس‌اپ از رمزگذاری AES-256 برای درهم‌کوبی پیام‌ها استفاده می‌کنند. رایانه‌های مدرنی که از پردازنده‌های اینتل یا AMD استفاده می‌کنند، دستورالعمل‌های AES را تعبیه کرده‌اند و تقریباً همه مؤسسات مالی برای به‌هم زدن اطلاعات حساس به رمزگذاری AES متکی هستند.