Az informatikai biztonság egyik kulcsfontosságú eleme a titkosítás, amely lehetővé teszi adatok védelmét illetéktelen hozzáféréstől. Az egyik legismertebb és történelmileg jelentős titkosítási algoritmus a Data Encryption Standard (DES), amely évtizedekig volt az adatvédelmi szabvány. Ebben a cikkben részletesen ismertetjük a DES működését, történetét és az őt ért kritikákat, valamint hogy miért váltották le végül az AES (Advanced Encryption Standard) szabvánnyal.
DES története
A DES-t az Amerikai Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet (NIST) hagyta jóvá 1977-ben, mint az első széles körben elfogadott titkosítási szabvány a digitális korszakban. Eredetileg az IBM fejlesztette ki a 70-es évek elején, és a célja az volt, hogy biztosítsa a kormányzati, különösen a pénzügyi tranzakciókkal kapcsolatos adatok védelmét. A DES 64 bites blokktitkosítás, amely 56 bites kulcsot használ az adatok titkosításához és visszafejtéséhez, amelyet a további 8 bit biztonsági rendelkezések (parity bit) ellenőrzésére használnak.
Működése
A DES egy blokktitkosítási módszer. Ennek a módszernek az alapja, hogy a bemeneti adatokat 64 bites blokkokká osztja, majd ezeket a blokkokat titkosítja a 56 bites kulcs segítségével egy sor bonyolult matematikai és logikai műveleten keresztül. A fő lépések a következők:
- Kezdeti permutáció (IP): A bemeneti blokk 64 bitjét átrendezik egy előre megállapított módon.
- 16 körös Feistel-hálózat: Minden körben a blokk egyik fele átesik egy függvényen, amely magába foglalja a kulcs egy részét, majd az eredményt XOR operációval kombinálják a másik féllel. A két fél ezután megcserélődik. Ez biztosítja a magas szintű biztonságot és az adatok keveredését.
- Végső permutáció (FP): Az utolsó lépés során a bit-ek újbóli átrendezésre kerülnek, visszaállítva őket az eredeti, de titkosított formába.
Ez a komplex folyamat biztosítja, hogy az eredeti adatokat csak azonos kulccsal lehessen visszafejteni. A titkosítási és visszafejtési folyamat nagymértékben hasonlít, de a kulcs alkalmazásának sorrendje ellentétes.
Kritikák és támadások
A DES egyik fő kritikája a 56-bites kulcshossza volt, amely az idő múlásával egyre inkább elmaradt a fejlődő számítástechnikai lehetőségekhez képest. Arról is ismert volt, hogy sebezhető az úgynevezett brutális erő támadásokkal szemben, amikor a támadó egyszerűen kipróbál minden lehetséges kulcsot, amíg rá nem talál a helyesre. 1999-ben sikerült egy ilyen támadás révén DES-titkosított üzenetet visszafejteni mindössze 22 óra alatt.
A DES leváltása
A kritikák és a technológia fejlődése miatt a NIST 2001-ben új titkosítási szabvány bevezetését jelentette be: az Advanced Encryption Standard (AES). Az AES erősebb biztonságot kínál többek között nagyobb kulcshosszúságokkal és továbbfejlesztett algoritmusokkal. Ezzel párhuzamosan a DES-t fokozatosan kivonták a használatból, bár még ma is megtalálható bizonyos régebbi rendszerekben, illetve a Triple DES (3DES) változata bizonyos helyzetekben továbbra is elfogadott megoldásnak számít.
Példák
Egy egyszerű DES titkosítási példa PowerShell segítségével:
# DES titkosítási példa PowerShellben
# Kulcs és adatok inicializálása
$key = (1..8) -as [byte[]] <h1>8 byte-os kulcs</h1>
$des = New-Object System.Security.Cryptography.DESCryptoServiceProvider
$des.Key = $key
$des.IV = $key # A valóságban ez egy egyedi vektor kellene hogy legyen
# Titkosítandó szöveg
$data = "Titkos szöveg"
$enc = [System.Text.Encoding]::UTF8
$byteArray = $enc.GetBytes($data)
# Adat titkosítása
$ms = New-Object System.IO.MemoryStream
$cryptoStream = New-Object System.Security.Cryptography.CryptoStream $ms, $des.CreateEncryptor(), [System.Security.Cryptography.CryptoStreamMode]::Write
$cryptoStream.Write($byteArray, 0, $byteArray.Length)
$cryptoStream.FlushFinalBlock()
# Titkosított adat kiírása
$encryptedData = $ms.ToArray()
Write-Output ("Titkosított adat (byte formájában): " + [System.BitConverter]::ToString($encryptedData))Ez a kódmutató egy példát ad arra, hogyan lehet a PowerShell segítségével DES algoritmust használni az adatok titkosítására. Fontos megjegyezni, hogy a biztonságos alkalmazás érdekében a kulcsot és az inicializáló vektort biztonságos módon kell kezelni.
Bár a DES történetének mérföldköve volt az informatikai titkosításban, korlátai és a technológiai fejlődés miatt már nem tekinthető biztonságosnak a mai digitális világban. A DES által bevezetett alapelvek és módszerek azonban tovább élnek az utódjaiban, mint az AES, amelyek napjainkban a digitális adatok védelmének alapjait képezik. A DES tanulmányozása kiváló bevezetés lehet a titkosítás világába és segíthet jobban megérteni a modern titkosítási technikákat és azok fejlődését.
