Alates 2020. aasta maist on Venemaa ametlikult alanud WD My Book välistugevate müük, mis toetavad 256-bitise AES krüpteerimist. Seoses seadusandlike piirangutega oli varem sarnaseid seadmeid võimalik osta ainult välismaistest elektroonikapoest või "hallilt" turult, kuid nüüd saab igal soovijal endale soetada kaitstud mäluseadmest, millel on Western Digitali kaubamärgi 3-aastane garantii. Sellise olulise sündmuse auks otsustasime teha lühikese ülevaate ajaloost ja uurida, kuidas tekkis Advanced Encryption Standard ning mille poolest see konkurentidest parem on.
Pikka aega oli USA ametlikuks sümpetrilise krüptimise standardiks DES (Data Encryption Standard — andmete krüptimise standard), mille töötas välja IBM ja mis lisati Ameerika Ühendriikide föderaalse informatsiooni töötlemise standardite nimetusse 1977. aastal (FIPS 46-3). Algoritmi aluseks olid teadustööd, mis saadi Luciferi koodnime all käinud uurimisprojekti käigus. Kui 15. mail 1973 kuulutas Ameerika Ühendriikide Riiklik Standardite Amet välja konkurssi, mille eesmärk oli luua krüptimistandard valitsusasutustele, astus Ameerika ettevõte krüptograafilisse võidujooksu kolmanda versiooniga Lucifer, mis kasutas uuendatud Feisteli võrku. Koos teiste konkurssosalejatega kannatas see aga fiaskot: ükski esitatud algoritm ei vastanud NBS-i ekspertide kehtestatud rangetele nõuetele.
Loomulikult ei saanud IBM lihtsalt kaotusega leppida: kui konkursi uuendamine toimus 27. augustil 1974, esitas Ameerika korporatsioon taas oma sooviavalduse, pakkudes välja täiustatud versiooni Luciferist. Seekord ei olnud žüriil ühtegi pretensiooni: pärast vigade läbimõeldud analüüsi suutis IBM kõik puudused edukalt kõrvaldada, mistõttu ei olnud midagi ette heita. Veenvat võitu saavutanud Lucifer muutis oma nime DES-iks ja 17. märtsil 1975 registreeriti see juba föderaalses registris.
Kuid 1976. aastal, kui korraldati avatud sümposione, et arutada uut krüptograafilist standardit, sai DES ekspertide seas tõsise kriitika osaliseks. Selle põhjuseks olid muudatused, mida tegi NSA: näiteks vähendati võtme pikkust 56 bitini (alguses toetas Lucifer 64- ja 128-bitiste võtmete kasutamist) ning muudeti ka plokkide asenduse loogikat. Krüptograafide arvates ei olnud need "parandused" mõistlikud ja ainsaks eesmärgiks, mida NSA juhtis, oli võimalus vabalt vaadata krüpteeritud dokumente.
Seoses nimetatud süüdistustega loodi USA Senati juures erikomisjon, mille eesmärgiks oli uurida NSA tegevuse põhjendatust. 1978. aastal avaldati ülevaate tulemusena raport, milles öeldi järgmist:
- NSA esindajad osalesid DES-i täiustamises vaid kaudselt, samas kui nende panus puudutas ainult plokkide asenduse toimimise muutmist.
- DESi lõppversioon osutus põhjendatuks, kuna see oli rünnakute ja krüptanalüüsi suhtes vastupidavam kui algne; tehtud muudatused olid põhjendatud.
- 56-bitise võtme pikkus on enamiku rakenduste jaoks rohkem kui piisav, sest sellise šifri murdmiseks on vajalik superarvuti, mille maksumus ulatub vähemalt mitme kümne miljoni dollarini. Kuna tavalistel kurjategijatel ja isegi professionaalsetel häkkeritel puuduvad sellised ressursid, ei ole põhjust muretseda.
Komisjoni järeldused osaliselt kinnitati 1990. aastal, kui Iisraeli krüptograafid Eli Biham ja Adi Shamir töötasid diferentseeritud krüptanalüüsi kontseptsiooni kallal ja viivad läbi ulatuslikku uuringut plokkalgoritmide üle, sealhulgas DES-i. Teadlased jõudsid järeldusele, et uus permutatsioonimudel osutus rünnakute suhtes palju vastupidavamaks kui algne, mis tähendab, et NSA aitas tõepoolest likvideerida mitu nõrkust algoritmis.
Adi Shamir
Samas selgus, et võtme pikkuse piirang oli probleem, ja see oli tõsine probleem, nagu 1998. aastal veenvalt tõestas Electronic Frontier Foundation (EFF) oma eksperimentaalses projekti DES Challenge II, mis viidi läbi RSA labori juhtimisel. DES-i purustamiseks ehitati superarvuti, mille koodnimeks oli EFF DES Cracker, mille kallal töötasid John Gilmore, EFF-i kaasasutaja ja DES Challenge'i projektijuht, ning Paul Kocher, Cryptography Research'i asutaja.
EFF DES Cracker protsessor
Nende välja töötatud süsteem suutis eduka võtme genereerida krüpteeritud näidise dekodeerimiseks bruteforce meetodiga 56 tunni jooksul, mis on vähem kui kolm päeva. Selleks vajati DES Crackeril umbes veerandi kõikidest võimalikest kombinatsioonidest kontrollida, mis tähendab, et isegi kõige ebasoodsamatel tingimustel kulub murdmisele umbes 224 tundi, st mitte rohkem kui 10 päeva. Samuti oli superarvuti projekti maksumus koos arenduskuludega vaid 250 tuhat dollarit. Pole raske järeldada, et tänapäeval on sellise krüpteeringu murdmine veelgi lihtsam ja odavam: mitte ainult see, et riistvara on muutunud palju võimsamaks, vaid ka Interneti-tehnoloogiate arengu tõttu ei pea häkker tingimata vajalikku varustust ostma või rentima — piisab, kui luua botnet nakatunud viiruslike arvutite põhjal.
See eksperiment näitas selgelt, kui moraalselt aegunud on DES. Kuna sel hetkel kasutati algoritmi peaaegu 50% andmete krüptimise lahendustes (vastavalt samale EFF-ile), oli küsimus alternatiivi leidmisest äärmiselt oluline.
Uued väljakutsed — uus konkurss
Õigusemõistmise huvides tuleb öelda, et otsingud Data Encryption Standard'i asendajate leidmiseks algasid praktiliselt samal ajal EFF DES Cracker'i ettevalmistamisega: USA riiklik standardite ja tehnoloogia instituut (NIST) kuulutas juba 1997. aastal välja krüpteerimisalgoritmide konkursi, mille eesmärk oli leida uus „kuldne standard” krüptograafia alal. Ja kui varem toimusid sarnased üritused ainult „oma inimeste” ringis, siis NISTi ebaõnnestunud 30 aasta tagusest kogemusest õppides otsustati teha konkurss täielikult avatud: osalema said tulla kõik ettevõtted ja igasugused isikud, sõltumata nende asukohast või kodakondsusest.
Selline lähenemine tõestas end juba kandidaatide valimise etapis: Advanced Encryption Standard konkursile kandideerinud autorite seas olid nii maailmakuulsad krüptoloogid (Ross Anderson, Eli Biham, Lars Knudsen), väiksemad IT-ettevõtted, mis spetsialiseeruvad küberjulgeolekule (Counterpane), suured korporatsioonid (Saksamaa Deutsche Telekom) kui ka haridusasutused (Leuveni katoliiklik ülikool Belgiast), samuti idufirmad ja väikesed firmad, millest paljudest ei olnud väljaspool nende riike palju kuulda (näiteks Tecnología Apropriada Internacional Costa Ricast).
Huvi pärast kinnitas NIST seekord vaid kaks peamist nõuet osalevatele algoritmidele:
- andmeploki suurus peab olema fikseeritud 128 bitti;
- algoritm peab toetama vähemalt kolme võtme suurust: 128, 192 ja 256 bitti.
Selle tulemuse saavutamine oli võrreldes lihtne, kuid nagu öeldakse, toimub kurat detailides: sekundaarseid nõudeid oli oluliselt rohkem ja nendele vastamine oli tunduvalt keerulisem. Vahepeal viisid just nende alusel NISTi hindajad läbi kandidaatide valimise. Siin on kriteeriumid, millele võitjad pidid vastama:
- võime taluda kõiki krüptograafilisi rünnakuid, mis olid tuntud konkursi toimumise hetkel, sealhulgas rünnakuid külgkanalite kaudu;
- krüptimise nõrkade ja ekvivalentsete võtmete puudumine (ekuivalentsete all mõistetakse võtmeid, mis, kuigi neil on märkimisväärsed erinevused, viivad identsete krüptideni);
- krüptimise kiirus on stabiilne ja enam-vähem sama kõikidel kaasaegsetel platvormidel (8–64-bitised);
- optimeerimine mitme protsessori süsteemide jaoks, toetades operatsioonide paralleelseid töötlusi;
- minimaalsed nõuded RAM-i mahtudele;
- puuduvad piirangud kasutamiseks standardsetes stsenaariumites (näiteks hash-funktsioonide, RNG jne loomise aluseks);
- algoritmi struktuur peab olema põhjendatud ja lihtne mõista.
Viimane punkt võib tunduda kummaline, kuid kui sellele mõelda, ei ole see mõttetu, sest hästi struktureeritud algoritmi on palju lihtsam analüüsida ning sellesse on palju keerulisem peita „tagasikutsumist”, millega arendaja võiks saada piiramatu juurdepääsu krüpteeritud andmetele.
Advanced Encryption Standard konkursile esitamiste tähtaeg kestis poolteist aastat. Kokku osales selles 15 algoritmi:
- CAST-256, mille töötas välja Kanada ettevõte Entrust Technologies CAST-128 baasil, mille lõid Karlaile Adams ja Stafford Tavares;
- Crypton, mille lõi krüptoloog Che Hong Lim Lõuna-Korea ettevõttes Future Systems, mis tegeleb küberjulgeolekuga;
- DEAL, mille idee esitas algselt Taani matemaatik Lars Knudsen, ja mille ideid hiljem arendas välja Richard Outerbridge, kes esitas konkursile osalemise taotluse;
- DFC, Pariisi kõrgema pedagoogika kooli, Prantsusmaa rahvusliku teadusasutuse (CNRS) ja telekommunikatsiooniettevõtte France Telecom ühisprojekt;
- E2, töötatud välja Jaapani suurima telekommunikatsiooniettevõtte Nippon Telegraph and Telephone eestvedamisel;
- FROG, Costa Rica ettevõtte Tecnologia Apropriada Internacional looming;
- HPC, välja mõeldud Ameerika krüptoloogi ja matemaatiku Richard Shreppeli poolt Arizonalaste ülikoolis;
- LOKI97, loodud Austraalia krüptograafide Lawrence Browni ja Jennifer Seberri poolt;
- Magenta, mille Michael Jacobsoni ja Klaus Huber, Saksamaa telekommunikatsiooniettevõtte Deutsche Telekom AG jaoks;
- MARS, mille loomises osales IBM-i Don Copper Smith, kes oli üks Luciferi autoreid;
- RC6, mille kirjutasid Ron Rivest, Matt Robshaw ja Ray Sidney spetsiaalselt AES-i konkursile;
- Rijndael, mille lõid Vincent Rijmen ja Joan Daemen Leuveni katoliiklikust ülikoolist;
- SAFER+, mille arendas Kalifornias asuv ettevõte Cylink koos Armeenia Vabariigi Teaduste Akadeemiaga;
- Serpent, mille lõid Ross Anderson, Eli Biham ja Lars Knudsen;
- Twofish, mille töötas välja Bruce Schneieri uurimisrühm, põhinedes krüptograafilisel algoritmil Blowfish, mille Bruce esitas juba 1993. aastal.
Esimese vooru tulemuste põhjal määrati 5 finalist, kelle hulka kuulusid Serpent, Twofish, MARS, RC6 ja Rijndael. Žüriiliikmed leidsid igas loetletud algoritmis praktiliselt puudusi, välja arvatud ühes. Kes aga osutus võitjaks? Venitame natuke intriigi ja vaatame kõigepealt iga loetletud lahenduse peamisi eeliseid ja puudusi.
MARS
Kuna tegemist on "sõjajumala" algoritmiga, märkisid eksperdid andmete krüpteerimise ja dekrüpteerimise protseduuride sarnast käitumist, kuid sellega piirdusid ka selle eelised. IBM-i algoritm oli üllatavalt ressursinäljas, mis tegi selle piiratud ressurssidega töö jaoks sobimatuks. Täheldati ka probleeme arvutuste paralleelse töötlemisega. Tõhusaks toimimiseks vajas MARS riistvaralist tuge 32-bitise korrutamise ja pööramise jaoks muutuva bitiarvuga, mis veelgi kitsendas toetatavaid platvorme.
MARS osutus ka piisavalt haavatavaks ajast ja energiatarbimisest toimuvate rünnakute suhtes, oli probleeme võtmete "reaalajas" laiendamisega ning selle liigne keerukus raskendas arhitektuuri analüüsi ja tekitas lisaprobleeme praktilise rakendamise etapis. Ühesõnaga, teiste finalistide taustal tundus MARS tõelisena algajana.
RC6
Algoritm päris osaliselt muudatusi oma eelkäijalt, RC5-lt, mis oli varem põhjalikult uuritud, mis koos lihtsa ja selge struktuuriga tegi selle ekspertidele täiesti läbipaistvaks ja välistas „tagasiuste” olemasolu. Lisaks näitas RC6 rekordilisi andmete töötlemise kiirusid 32-bitistes platvormides, samas kui krüpteerimise ja dekrüpteerimise protseduurid olid ellu viidud täiesti identselt.
Kuid algoritmil olid samad probleemid, mis eelpool mainitud MARS-il: sealhulgas haavatavus külgkanali rünnakute suhtes, samuti jõudluse sõltumine 32-bitiste toimingute toest, probleeme paralleelsete arvutuste, võtmete laiendamise ja riistvararealiseerimise nõudlikkusega. Seetõttu ei sobinud see mingil juhul võitjaks.
Twofish
Twofish osutus üsna kiiremaks ja hästi optimeeritud töötamiseks madala võimsusega seadmetes, tegutsedes suurepäraselt võti laiendamisel ja pakkudes mitmeid rakendusvõimalusi, mis võimaldasid seda täpselt kohandada konkreetsetele ülesannetele. Samal ajal olid "kaks kala" vastuvõtlikud rünnakutele kõrvalkanalite kaudu (eriti aja ja tarbitava energia osas), ei saanud hästi hakkama mitme protsessori süsteemidega ja erinesid ülemäärase keerukuse poolest, mis mõjutas ka võtme laiendamise kiirusest.
Serpent
Algotithm oli lihtsa ja arusaadava struktuuriga, mis lihtsustas oluliselt selle auditi, ei nõudnud eriti palju riistvaralisest võimsusest, toetas võtme laiendamist „režiimi” ning oli suhteliselt lihtne modifitseerida, mis eristab seda tema konkurentidest. Sellest hoolimata oli Serpent põhimõtteliselt finalistide seas aeglasem ning andmete šifreerimise ja dešifreerimise protseduurid olid selles põhimõtteliselt erinevad ja nõudsid selle rakendamiseks põhimõtteliselt erinevaid lähenemisi.
Rijndael
Rijndael osutus äärmiselt lähedaseks ideaalile: algoritm täitis täielikult NISTi nõudeid, olles samas konkurentidest mitte ainult tasemel, vaid ka omavaheliste omaduste kogumiga märkimisväärselt parem. Rijndaeli nõrkusi oli vaid kaks: energia tarbimise rünnakute vastuvõtlikkus võtme laiendamise protseduurile, mis on üsna spetsiifiline stsenaarium, ja teatud probleemid võtme „reaalajas” laiendamisega (see mehhanism töötas piiranguteta vaid kahe kandidaadi — Serpent ja Twofish — puhul). Lisaks hindasid eksperdid, et Rijndaelil oli veidi madalam krüpto jõudluse piir kui Serpentil, Twofishil ja MARS-il, kuid see tasakaalus ülekaalukalt enamikku externaalsete rünnakute liikide suhtes ja laia rakenduste spektriga.
Kategooria
Serpent
Twofish
MARS
RC6
Rijndael
Krüpto jõudlus
+
+
+
+
+
Krüpto jõudluse varu
++
++
++
+
+
Krüptimise kiirus tarkvaralise teostuse korral
—
±
±
+
+
Võtme laiendamise kiirus tarkvaralise teostuse korral
±
—
±
±
+
Suure ressursside mahuga nutikaardid
+
+
—
±
++
Piiratud ressursside mahuga nutikaardid
±
+
—
±
++
Riistvara teostus (FPGA)
+
+
—
±
+
Riistvara teostus (spetsialiseeritud kiip)
+
±
—
—
+
Jõudluse ja energia kasutamise rünnakute kaitse
+
±
—
—
+
Energia kasutamise rünnakute kaitse võtme laiendamise protseduuris
±
±
±
±
—
Energia kasutamise rünnakute kaitse nutikate kaartide rakendustes
±
+
—
±
+
Võime laiendada võtmeid „ühe klikiga”
+
+
±
±
±
Rakenduse variantide olemasolu (ilma ühildumise kaotamiseta)
+
+
±
±
+
Paralleelsete arvutuste võimalus
±
±
±
±
+
Kokkuvõttes oli Ryndaal oma omadustega konkurentidest peajagu üle, mistõttu lõpphääletuse tulemus oli täiesti loogiline: algoritm saavutas selge võidu, saades 86 poolt ja vaid 10 vastu. Serpent saavutas auväärse teise koha 59 häälega, samas kui Twofish asus kolmandale kohale: 31 žüriiliiget hääletas tema poolt. Nende järel järgnes RC6, kes sai 23 häält, ja MARS tuli loogiliselt viimasele kohale, saamata peale 13 poolt ja 83 vastu häält.
2. oktoobril 2000 kuulutati Rijndael AES-i konkursi võitjaks, muutes traditsiooniliselt oma nime Advanced Encryption Standardiks, mille all ta on tuntud ka tänapäeval. Standardimisprotsess kestis umbes aasta: 26. novembril 2001 lisati AES föderaalsete teabe töötlemise standardite nimekirja, saades indeksiks FIPS 197. Uut algoritmi hinnati kõrgelt ka NSA-s, ning alates 2003. aasta juunist on USA Rahvusliku Julgeolekuamet isegi tunnustanud 256-bitise AES-i krüpteerimise võtme piisavaks dokumentide kaitsmiseks, mille kategooria on „üli-täiesti salajane“.
WD My Book välistooted, mis toetavad riistvaralist AES-256 krüpteerimist
Kuna Advanced Encryption Standard ühendab endas kõrge usaldusväärsuse ja jõudluse, on see kiiresti omandanud maailmakuulsuse, saades üheks maailma populaarseimaks sümmeetrilise krüptimise algoritmiks ning sisenedes paljude krüptograafiliste raamatukogude, nagu OpenSSL, GnuTLS, Linuxi Crypto API jne, koosseisu. Praegu kasutatakse AES-i laialdaselt ettevõtte- ja tarbijatasandi rakendustes, ning selle tugi on ellu viidud mitmekesistes seadmetes. Eriti kasutatakse hardware-krüptimist AES-256 Western Digital My Book välisrdiskites, et kaitsta salvestatud andmeid. Uurime neid seadmeid lähemalt.
WD My Book lauendab lauaarvuti kõvaketaste seeriat, kuhu kuulub kuus mudelit erinevate mahtudega: 4, 6, 8, 10, 12 ja 14 terabaiti. See võimaldab valida seadme, mis sobib teie vajadustega kõige paremini. Vaikimisi kasutavad välisharddiskid failisüsteemi exFAT, mis tagab ühilduvuse laia valiku operatsioonisüsteemidega, sealhulgas Microsoft Windows 7, 8, 8.1 ja 10, samuti Apple macOS 10.13 (High Sierra) ja uuemate versioonidega. Linuxi kasutajad saavad ketast ühendada exfat-nofuse draiveriga.
My Book ühendamine arvutiga toimub kiirusest USB 3.0 kaudu, mis on tagasiühilduv USB 2.0-ga. Ühest küljest võimaldab see faile edastada maksimaalsel kiirusel, kuna USB SuperSpeed'i läbilaskevõime on 5 Gbit/s (ehk 640 MB/s), mis on rohkem kui piisav. Samuti tagab tagasiühilduvuse funktsioon, et see toetab praktiliselt kõiki seadmeid, mis on turule toodud viimase 10 aasta jooksul.
Kuigi My Book ei vaja täiendava tarkvara installimist automaatse Plug and Play seadme tuvastamise ja konfigureerimise tehnoloogia tõttu, soovitame siiski kasutada WD Discovery'i originaalprogrammi, mis tuleb iga seadmega kaasas.
Komplekti kuuluvad järgmised rakendused:
WD Drive Utilities
Programm võimaldab saada ajakohast teavet kettaseisundi kohta S.M.A.R.T. andmete põhjal ning kontrollida kõvaketast vigaste sektorite esinemise suhtes. Lisaks võimaldab Drive Utilities kiiresti kustutada kõik teie My Book'is salvestatud andmed: failid mitte ainult ei kustutata, vaid kirjutatakse täielikult mitu korda üle, mistõttu nende taastamine pärast protseduuri lõpetamist ei ole enam võimalik.
WD Backup
Seda utiliiti saab kasutada varundamise seadmiseks vastavalt määratud ajakavale. Tasub mainida, et WD Backup toetab töötamist Google Drive'i ja Dropboxiga, võimaldades samas valida varunduse loomisel mis tahes kombinatsioone "allikas-sihtkoht". Nii saate seadistada automaatse andmete ülekande My Book'ist pilve või importida vajalikke faile ja kaustu loetletud teenustest nii välistesse kettadesse kui ka kohalikule arvutile. Lisaks sellele on võimalus sünkroniseerida oma Facebooki konto, mis võimaldab automaatselt varundada teie profiililt fotosid ja videoid.
WD Security
Just this utility allows you to password-protect access to your storage and manage data encryption. All that's required is to specify a password (with a maximum length of 25 characters), after which all information on the disk will be encrypted, and access to saved files will be granted only to those who know the passphrase. For added convenience, WD Security allows you to create a list of trusted devices, to which My Book will automatically unlock when connected.
It is important to emphasize that WD Security only provides a convenient visual interface for managing cryptographic protection, while the actual data encryption is performed by the external storage device at a hardware level. This approach offers a number of important advantages, namely:
- the generation of encryption keys is handled by a hardware random number generator, not a pseudo-random number generator, which helps achieve a high level of entropy and enhance their cryptographic strength;
- Krüptimis- ja dekodeerimisprotsessi käigus ei salvestata krüptograafilisi võtmeid arvuti RAM-i, samuti ei luleta ajutisi koopiaid töödeldavatest failidest varjatud süsteemikettale, mis aitab vähendada nende nappa tõenäosust.
- Failide töötlemise kiirus ei sõltu kliendi seadme jõudlusest.
- Pärast kaitse aktiveerimist toimub failide krüptimine automaatselt, reaalajas, nõudmata kasutajalt lisategevusi.
Kõik ülaltoodu tagab andmete turvalisuse ja võimaldab praktiliselt täielikult välistada konfidentsiaalsete andmete varguse tõenäosuse. Arvesse võttes salvestaja täiendavaid võimalusi, teeb see My Book'ist ühe parima kaitstud salvestusi, mis on saadaval Venemaa turul.
Allikas: habr.com
