Что такое криптография с секретным ключом?

Искусство криптографии или коммуникации в коде можно разделить на три широкие категории: криптография с открытым ключом, которая представляет собой код, который использует один ключ для шифрования и отдельный ключ для дешифрования; хеш-функции, которые полагаются на математические преобразования для постоянного шифрования информации; и криптография с секретным ключом, которая представляет собой код, который использует один и тот же ключ как для шифрования, так и для дешифрования передаваемых данных. Последняя категория получила свое название от того факта, что отправитель и получатель должны держать свой ключ в секрете, чтобы предотвратить успешный перехват сообщений третьей стороной.

Криптография с секретным ключом, также известная как симметричное шифрование, может быть разделена на два основных типа в зависимости от типа используемой схемы кодирования. Например, потоковые шифры позволяют отправителю и получателю постоянно обновлять и изменять секретный ключ; блочные шифры, с другой стороны, последовательно кодируют один блок данных за раз. Кроме того, самосинхронизирующиеся потоковые шифры передают предыдущий объем данных, в отличие от синхронных потоковых шифров, которые работают от ключа, который не зависит от объема и последовательности сообщения.

Существует четыре основных режима работы блочного шифра с секретным ключом. Режим электронной кодовой книги (ECB) соответствует базовому уровню шифрования; Cipher Block Chaining (CBC) включает уровень обратной связи отправитель-получатель в уравнение ECB; Cipher Feedback (CFB) позволяет шифровать данные на гораздо меньшем уровне символов; и выходная обратная связь (OFB) использует еще более сложный, независимый алгоритм кодирования, чтобы предотвратить кодирование двух блоков данных одинаковым идентичным способом.

В общем, криптография с секретным ключом - это рай для математика, который может быть усложнен как сложностью управляющего алгоритма, так и частотой, с которой этот алгоритм или ключ изменяется. Одним из повседневных приложений, использующих криптографию с секретным ключом, является постоянная передача платного телевизионного контента абоненту кабельного или спутникового телевидения. По мере того, как пиратство этих сигналов возросло, также стремятся кабельные и спутниковые компании постоянно обновлять и загружать новые ключи дешифрования для смарт-карт внутри каждого приемника.

Сложная форма криптографии с секретным ключом использовалась для защиты телефонной линии времен холодной войны, которая напрямую связывала Белый дом и Кремль. Известный как One-Time Pad (OTP), он генерировал очень большой набор случайных чисел, которые будут использоваться только один раз в качестве ключа декодирования. Говорят, что этот тип шифрования невозможно взломать при правильном использовании.