Moderní použití kryptologie

„Kryptologie je matematický vědní obor, který se zabývá šifrovacími a kódovacími algoritmy.”

Kryptologie se dále dělí na tři skupiny:

• Kryptografie - zabývá se šifrovacími algoritmy a konstrukcí šifrovacích klíčů
• Kryptoanalýza - snaží se zajistit dešifrovací kód a prolomit šifrovací algoritmy
• Steganografie - snaží se zakrýt existenci tajné zprávy

Základní pojmy moderní kryptologie

Šifrovací algoritmus

Algoritmus, který se snaží zašifrovat důležitá data. K šifrování a dešifrování těchto dat může být použit různý šifrovací klíč.

Kódovací algoritmus

Algoritmus, který také chrání data, ale nevyužívá k tomu žádný šifrovací klíč. Data jsou utajena samotným algoritmem. Může se jednat např. o data v jiném jazyce, která budou rozluštěna pouze těmi, kteří daným jazykem hovoří.

Prolomení algoritmu

K prolomení dochází, pokud je možno chráněná data přečíst, aniž by byl znám šifrovací klíč nebo kódovací algoritmus.

Další důležité pojmy z oblasti kryptologie viz Základní pojmy v kryptologii

Dělení moderní kryptografie

Symetrická kryptografie

Symetrická kryptografie využívá pro šifrování i dešifrování zprávy jeden klíč. Využívá se ve všech tradičních formách šifrování, které byly objeveny do 70. let 20. století. Výhodou je nízká výpočetní náročnost při vytváření a rychlost. Naopak nevýhodou je, že obě strany musí spolu sdílet tajný klíč, na kterém se musí předem dohodnout nebo jej předem náhodně vygenerovat. Na správu a počet klíčů je symetrická kryptografie velice náročná. Aby se předešlo vyzrazení, často se symetrické šifry používají v kombinaci se šifrou asymetrickou. Symetrické šifry dále dělíme na šifry blokové a proudové.

Symetrická šifra

Blokové a proudové šifry

Blokové šifry používají algoritmy, které otevřený text šifrují po blocích.
Proudové šifry otevřený text šifrují po jednotlivých bitech.

Oba typy šifrování se dost prolínají, dochází k přepínání mezi jednotlivými šiframi, v krajním případě může také délka bloku degradovat na velikost jednoho znaku.

Blokové šifrování je snadno prolomitelné, proto bylo vyvinuto pět módů činnosti.

Módy činnosti blokových šifer

• ECB (Electronic Cipher Book)

- základní mód, každému bloku otevřeného textu přiřadí jeden blok šifrovaného textu

- velice snadno prolomitelný

• CBC (Cipher Block Chaining)

- mód, který se snaží zavést nějakou závislost mezi šifrovanými bloky => využívá k tomu nonekvivalenci (XOR)

- nevýhodou je stále stejné šifrování prvního bloku a to v módu ECB

Další dva módy přepínají blokovací šifru do proudového režimu. Data jsou u těchto módů šifrována pomocí posloupnosti pseudonáhodných čísel, která jsou generována zpětnou vazbou.

• CFB (Cipher Feedback Mode)

- „generátor pseudonáhodných čísel je řízen symboly šifrovaného textu”

- zpětná vazba až v úplném výstupu šifrovacího zařízení

• OFB (Output Feedback Mode)

- „generátor pseudonáhodných čísel je řízen výstupem samotného generátoru”

- zde je zpětná vazba již z výstupu generátoru

Pátý mód se používá ke zvýšení délky klíče.

• EDE (Encryption-Decryption-Encryption)

- tři šifrovací bloky zapojené do série

- první a poslední blok je šifrován stejným klíčem K1, prostřední blok pak šifrovaná data dešifruje druhým klíčem K2

Algoritmy symetrické kryptografie

Při tvorbě těchto algoritmů se používají dvě techniky, substituce a transpozice.

• Substituční šifra

- během šifrování je každé písmeno nahrazeno jiným znakem, ve zprávě však zachovává svou pozici