Criptografie (5) - Algoritmul de criptare ChaCha20

Publicat de pe

Algoritmul de criptare CHACHA20

ChaCha20 este un algoritmul de criptare simetrică de flux, conceput pentru a fi rapid și sigur. A fost creat de David J. Bernstein în 2008 ca o alternativă la RC4 și Salsa20.

Daniel J. Bernstein (cunoscut uneori ca DJB) este un matematician, criptolog și informatician americano-german.

Iată o scurtă descriere a activității sale:

  • Domeniu: Lucrează în domeniul matematicii, criptologiei și informaticii.
  • Titluri: Deține funcții de profesor invitat la Ruhr-Universität Bochum și profesor cercetător în informatică la Universitatea din Illinois la Chicago.
  • Contribuții în criptografie: Unul dintre experții importanți în domeniul criptografiei. A proiectat algoritmi de criptare folosiți pe scară largă, precum:

 Algoritmul ChaCha20 este adesea folosit împreună cu Poly1305, un algoritm de autentificare de mesaj, pentru a oferi atât confidențialitatea cât și integritatea datelor într-un mod eficient și sigur. De asemenea, este folosit în diverse protocoale de securitate pentru a asigura confidențialitatea și securitatea comunicațiilor digitale.


 Cum funcționează

Algoritmul ChaCha20 este un algoritm de criptare de flux care operează pe blocuri de date. Algoritmul utilizează o cheie de 256 de biți și un nonce (un număr aleatoriu) de 96 de biți pentru a genera fluxul de chei.Iată o explicație simplificată a modului în care funcționează:


 sursa: https://www.mdpi.com/2410-387X/6/2/30

  • Inițializarea stării: ChaCha20 începe cu o stare inițială, formată dintr-o matrice de 4x4 cu cuvinte de 32 de biți fiecare. Aceste cuvinte pot fi văzute ca blocuri de date.

  • Cheia și Nonce-ul: ChaCha20 primește o cheie secretă și un nonce (număr unic utilizat o singură dată) ca intrări. Acestea sunt combinate pentru a inițializa starea internă a algoritmului, modificând anumite cuvinte din matricea de stare.

  • Iterația de runde: ChaCha20 folosește o iterație de runde pentru a amesteca de mai multe ori datele. O rundă constă într-o serie de operații de amestecare care se repetă de mai multe ori. În cazul ChaCha20 se vor amesteca datele de 20 de ori . 

    sursa: https://www.mdpi.com/2410-387X/6/2/30

  • Operațiile de runde: În fiecare rundă, se efectuează următoarele operații:

    • Amestecarea cuvintelor de stare: Se aplică o serie de operații de amestecare pe cuvintele de stare din matrice.

    • Amestecarea coloanelor și diagonalelor: Se combină și se amOpenSSL este esențial pentru securitatea cibernetică modernă, oferind bazele pentru protejarea comunicațiilor și datelor sensibile. Este utilizat pe scară largă în industrii variate, de la IT și telecomunicații până la sectorul financiar și comerț electronic. În plus, este un proiect open-source, ceea ce înseamnă că oricine poate contribui la dezvoltarea și îmbunătățirea sa, și poate fi utilizat fără costuri de licențiere.estecă datele în funcție de pozițiile lor în matrice.

    • Incrementarea contorului: O parte a nonce-ului este adăugată la o parte a matricei pentru a "incrementa" matricea și a genera noi date pentru următoarea iterație.

  • Generarea de ieșire: După ce a trecut prin mai multe runde de amestecare, ChaCha20 produce ieșirea prin combinarea datelor din matricea de stare.

  • Criptarea și Decriptarea: Datele de intrare sunt xor-ate (sau combinate exclusiv prin operația OR exclusiv) cu ieșirea generată pentru a produce datele criptate sau decriptate.

  • Generarea de flux continuu: Procesul poate continua pentru a genera flux de date criptate sau decriptate pentru toată lungimea mesajului.

 Caracteristici

  • Viteza: ChaCha20 este semnificativ mai rapid decât alte algoritmi de criptare, cum ar fi AES, făcându-l ideal pentru aplicații care necesită performanță ridicată.
  • Securitate: ChaCha20 este considerat a fi un algoritmul sigur, cu o rezistență bună la atacuri cunoscute.
  • Simplitate: ChaCha20 are un design simplu, făcându-l ușor de implementat și de analizat.

Utilizări

  • Conexiuni HTTPS: ChaCha20 este utilizat de Chrome și alte browsere web pentru a cripta conexiunile HTTPS.
  • Wi-Fi: ChaCha20 este utilizat de protocolul WPA3 pentru a cripta traficul Wi-Fi.
  • Stocare în cloud: ChaCha20 este utilizat de unii furnizori de stocare în cloud pentru a cripta datele utilizatorilor.
  • ChaCha20 este considerat un algoritm sigur și a fost adoptat de multe protocoale de securitate, inclusiv TLS și criptarea discului Android.

Avantaje

  • Rapid
  • Sigur
  • Simplu
  • Versatil

Dezavantaje

  • Nu este la fel de bine cunoscut ca AES
  • Poate fi mai puțin eficient pe anumite platforme hardware

Rezistența la atacuri

ChaCha20 este conceput să fie rezistent la diverse tipuri de atacuri, inclusiv atacuri de tip "birthday" și alte atacuri criptanalitice.

Concluzie

ChaCha20 este un algoritmul de criptare modern, rapid și sigur, care este utilizat într-o varietate de aplicații. Este o alegere excelentă pentru cei care caută un algoritmul de criptare performant și ușor de utilizat.

OpenSSL

OpenSSL este o bibliotecă software robustă și completă pentru aplicații de securitate care implementează protocolul SSL (Secure Sockets Layer) și succesorul său, TLS (Transport Layer Security). Acesta oferă o gamă largă de funcționalități legate de criptografie și securitate, inclusiv generarea și gestionarea cheilor criptografice, criptare și decriptare a datelor, semnături digitale și verificări, precum și funcții pentru securizarea comunicațiilor pe internet.

Funcționalități principale ale OpenSSL:

  • Protocol SSL/TLS: Implementarea protocoalelor SSL și TLS pentru securizarea comunicațiilor pe internet. Aceste protocoale sunt utilizate pe scară largă pentru a proteja datele transmise între clienți și servere web.

  • Criptografie: Oferă funcții pentru criptare și decriptare simetrică și asimetrică, inclusiv algoritmi precum AES, ChaCha20, RSA, DSA și multe altele.

  • Generarea de chei și certificate: Permite generarea de perechi de chei publice și private, precum și generarea și gestionarea certificatelor X.509, care sunt utilizate în infrastructurile cu chei publice (PKI).

  • Funcții hash și HMAC: Suportă o varietate de funcții hash (MD5, SHA-1, SHA-256 etc.) și algoritmi HMAC pentru integritatea și autenticitatea datelor.

  • Semnături digitale: Permite semnarea și verificarea digitală a datelor pentru a asigura autenticitatea și integritatea acestora.

Utilizări comune ale OpenSSL:

  • Securizarea comunicațiilor web: Majoritatea serverelor web utilizează OpenSSL pentru a implementa HTTPS, protejând astfel datele transmise între server și browser-ul utilizatorului.
  • VPN-uri și alte protocoale de securitate: OpenSSL este utilizat în diverse soluții de VPN (Virtual Private Network) și alte protocoale de securitate pentru a proteja datele în tranzit.
  • Managementul certificatelor: Instrumentele din OpenSSL sunt utilizate pentru a crea, gestiona și verifica certificatele digitale și PKI.

Exemple de utilizare:

  • Linia de comandă OpenSSL: OpenSSL oferă un set de comenzi care pot fi utilizate direct din linia de comandă pentru a efectua operații criptografice. De exemplu, generarea unei chei private:
     openssl genpkey -algorithm RSA -out private_key.pem

  • Programare cu OpenSSL: Dezvoltatorii pot folosi API-urile OpenSSL pentru a integra funcționalități de criptografie și securitate în aplicațiile lor. Exemplele de cod în C pentru criptare și decriptare folosind algoritmi precum ChaCha20 sunt ilustrative în acest sens.

Importanța OpenSSL:

OpenSSL este esențial pentru securitatea cibernetică modernă, oferind bazele pentru protejarea comunicațiilor și datelor sensibile. Este utilizat pe scară largă în industrii variate, de la IT și telecomunicații până la sectorul financiar și comerț electronic. În plus, este un proiect open-source, ceea ce înseamnă că oricine poate contribui la dezvoltarea și îmbunătățirea sa, și poate fi utilizat fără costuri de licențiere.

Implementarea algoritmului Chacha20 bazat pe OpenSSL

 Documentație proiect

Mulțumesc pentru atenție!

Pentru întrebări și/sau consultanță tehnică vă stau la dispoziție pe blog mai jos în secțiunea de comentarii sau pe email simedruflorin@automatic-house.ro.
O zi plăcută tuturor !
Back to top of page

Etichete

Afișați mai multe

Arhiva

Afișați mai multe