Шифр — это алгоритм, который шифрует и расшифровывает данные. Он принимает открытый текст и ключ и выдает зашифрованный текст, который выглядит как случайный шум. Без ключа зашифрованный текст бесполезен. С ключом возвращается исходное сообщение. Шифры существуют уже тысячи лет, от шифра сдвига Цезаря до машины «Энигма» и современного AES. Математика изменилась. Цель осталась прежней.

Современные шифры бывают двух типов. Симметричные шифры используют один и тот же ключ для шифрования и дешифрования. AES — это стандарт, используемый повсюду, от шифрования дисков до HTTPS. Он быстрый и безопасный при правильном размере ключа. Потоковые шифры, такие как ChaCha20, шифруют данные по одному биту или байту за раз и хорошо работают на устройствах без аппаратного ускорения. Асимметричные шифры используют пару ключей и решают проблему распределения ключей, но они медленнее и используются в основном для обмена ключами и подписей. Надежность шифра зависит от его реализации. Слабые ключи, повторно используемые одноразовые числа и плохое заполнение приводили к сбоям в системах, использующих надежные алгоритмы. Математика обычно не является слабым местом.

Категории шифров

• Классическая практика — замена и перестановка, исторически важные явления.
• Симметричный блочный алгоритм — AES, шифрует блоки фиксированного размера.
• Симметричный поток — ChaCha20, шифрует непрерывные данные.
• Асимметричные алгоритмы — RSA, ECC, используются для обмена ключами и подписей.

Не изобретайте собственный шифр. Используйте проверенные алгоритмы и библиотеки, которые выдержали десятилетия тщательной проверки.