Symmetrisk kryptering är en snabb och effektiv metod för att skydda data. Denna typ av kryptering använder en enda nyckel för både kryptering och dekryptering, vilket underlättar snabbare hantering av information.
Kryptering handlar om att omvandla läsbar information till ett otydligt format, så kallat chiffertext. Syftet är att förhindra obehörig åtkomst till känsliga data, vilket skyddar den mot missbruk.
För att kryptera data används slumptalsgenererade bitsträngar av krypteringsalgoritmer. Dessa bitsträngar, som fungerar som nycklar, används för att förvandla informationen till ett obegripligt format.
Dave Crouse upptäckte i februari 2009 misstänkta aktiviteter på sitt bankkonto. Först rörde det sig om mindre transaktioner under 40 dollar, vilket han inte fäste någon större vikt vid. Men situationen eskalerade dramatiskt sex månader senare, med transaktioner som växte till 500, 600 dollar och ibland hela 2800 till 3200 dollar under en enda dag.
Inom loppet av ett halvår förlorade Crouse hela 900 000 dollar till cyberkriminella, samt ytterligare 100 000 dollar i försök att reda ut den uppkomna situationen.
Det som förvärrade situationen var att hans personnummer, adress och telefonnummer användes för att öppna nya bankkonton. Allt detta var en följd av att hans personuppgifter hade stulits via skadlig programvara som hade infekterat hans dator.
Crouses fall är långt ifrån unikt. Otaliga individer och organisationer har drabbats av kostsamma dataintrång, vilka resulterat i inte bara förlust av kritisk information och avbrott i tjänster, utan även betydande ekonomiska förluster.
Därför är det av yttersta vikt att säkerställa att känslig information skyddas mot illvilliga aktörer. En effektiv metod för detta är symmetrisk kryptering.
Symmetrisk Kryptering
Kryptering ser till att känslig information inte kan läsas av obehöriga, även om den skulle hamna i fel händer. Det finns två huvudtyper av kryptering: asymmetrisk och symmetrisk kryptering.
Skillnaden mellan dessa metoder ligger i de nycklar som används för kryptering och dekryptering. Asymmetrisk kryptering, också känd som publik nyckelkryptering, använder två nycklar: en för kryptering och en annan för dekryptering.
Symmetrisk kryptering använder däremot en enda nyckel för båda processerna. När två parter kommunicerar och använder symmetrisk kryptering, använder de samma nyckel för att kryptera och dekryptera data. Det är därför symmetrisk kryptering också benämns delad nyckelkryptering.
Vem som helst som har tillgång till nyckeln kan kryptera eller dekryptera information. Därför är det av högsta vikt att denna nyckel hålls hemlig för obehöriga. Säkerheten hos symmetrisk kryptering bygger alltså på att nyckeln hålls konfidentiell. Det är även anledningen till att symmetrisk kryptering kallas hemlig nyckelkryptering.
Hur Symmetrisk Kryptering Fungerar
Det finns två huvudlägen för symmetrisk kryptering: strömnings- och blockläge. I strömningsläget krypteras varje enskild databit oberoende och överförs som en kontinuerlig ström. I blockläget delas informationen först upp i mindre block om 56, 128, 192 eller 256 bitar. Dessa block krypteras sedan och skickas.
När två parter använder symmetrisk kryptering genereras en nyckel genom en algoritm som Advanced Encryption Standard (AES). Denna nyckel delas sedan säkert mellan de parter som ska kommunicera.
Detta kan ske genom nyckelutbytesprotokoll, som till exempel Elliptic Curve Diffie-Hellman Ephemeral (ECDH), eller genom en Key Encapsulation Mechanism där en symmetrisk nyckel krypteras med en publik nyckel och sedan överförs.
Ett annat sätt att distribuera nyckeln är genom andra kommunikationskanaler som e-post, telefon eller personliga möten.
Efter att nyckeln har distribuerats till de berörda parterna, kan data överföras på ett säkert sätt. Avsändaren väljer krypteringsläge, antingen ström eller block, och krypterar informationen till oläsbar chiffertext. Blocklägeskryptering är dock det vanligaste valet vid symmetrisk kryptering.
Den krypterade informationen överförs sedan till mottagaren. Väl framme använder mottagaren den gemensamma nyckeln för att konvertera chiffertexten tillbaka till läsbar data. Denna process kallas dekryptering.
Symmetriska Krypteringsalgoritmer
Några av de vanligaste symmetriska krypteringsalgoritmerna inkluderar:
#1. Data Encryption Standard (DES)
DES utvecklades av IBM i början av 1970-talet för att erbjuda en enkel och säker metod för att kryptera information.
DES delar upp informationen i block om 64 bitar och använder en 56-bitarsnyckel för kryptering. Idag anses DES vara mindre säker, och NIST har dragit tillbaka den som standard.
En 56-bitarsnyckel var inte ett problem när DES skapades på 1970-talet då datorkraften var begränsad. Dagens datorer kan dock enkelt bryta en 56-bitarsnyckel. Därför rekommenderas inte längre DES av National Institute of Standards and Technology (NIST).
#2. Triple Data Encryption Standard (3DES, TDES)
TDES bygger på DES. Den utvecklades för att adressera den största svagheten i DES, nämligen den korta nyckellängden. TDES löser detta problem genom att dela in informationen i 64-bitarsblock och tillämpa DES tre gånger. Detta tredubblar den 56-bitarsnyckel som används av DES till en säkrare 168-bitarsnyckel.
Även om algoritmen fortfarande används, har NIST inte tillåtit dess användning efter 31 december 2023 på grund av säkerhetsrisker. TDES är nämligen sårbart för brute force-attacker.
#3. Advanced Encryption Standard (AES)
Detta är den mest populära symmetriska algoritmen som används på internet. Den är säkrare än andra symmetriska krypteringsalgoritmer och utvecklades som en ersättare och förbättring av DES.
AES bygger på ett substitutions-permutationsnätverk och använder ett blockläge för kryptering. Informationen delas upp i 128-bitarsblock som krypteras ett block i taget.
AES använder en nyckellängd på 128, 192 eller 256 bitar. AES är så säkert att det används för att skydda mycket känslig information av militära myndigheter, banker, sjukhus och regeringar.
År 2001 utsåg NIST AES som den nya standarden för användning inom amerikanska myndigheter. AES har sedan dess blivit den mest använda och populära symmetriska algoritmen.
Symmetrisk Kryptering: Överväganden
När du använder symmetrisk kryptering finns det flera faktorer att beakta. Dessa inkluderar:
Nyckelhantering
En central utmaning med symmetrisk kryptering är hur nycklarna genereras, distribueras till behöriga användare och lagras på ett säkert sätt. Effektiva strategier för nyckelhantering är avgörande för att garantera att nycklar hanteras säkert, byts regelbundet och inte överanvänds.
Regelverk
Den symmetriska algoritmen som används måste följa gällande regler. Till exempel, även om TDES fortfarande används, kommer dess tillämpning efter den 31 december 2023 inte att uppfylla regelverket. Användningen av DES är till och med ett brott mot gällande regler. AES är däremot fullt kompatibelt.
Nyckellängd
Säkerheten i symmetrisk kryptering är direkt relaterad till längden på nyckeln. En kort nyckellängd gör informationen sårbar för brute force-attacker, vilket i sin tur kan leda till dataintrång.
Typ av Algoritm
Varje symmetrisk algoritm har sina egna styrkor, svagheter och avsedda tillämpningar. Det är därför viktigt att noga överväga vilken algoritm som används för att säkerställa att den ger högsta möjliga skydd för den krypterade informationen.
Genom att beakta dessa faktorer kan användare välja rätt algoritmer och nyckelhanteringsmetoder för att säkerställa att den symmetriska krypteringen uppfyller deras säkerhetsbehov.
Symmetrisk kontra Asymmetrisk Kryptering
Skillnaderna mellan dessa metoder är:
| Symmetrisk Kryptering | Asymmetrisk Kryptering |
| Använder samma nyckel för kryptering och dekryptering | Använder två olika nycklar, en publik nyckel för kryptering och en privat nyckel för dekryptering |
| Snabb och kräver lite beräkningsresurser | Långsammare och mer resurskrävande |
| Krypteringsnyckeln måste delas säkert mellan parterna innan kommunikation | Den publika nyckeln kan delas öppet utan att kompromissa med säkerheten |
| Mindre säker eftersom den använder en enda nyckel | Säkrare eftersom den använder två olika nycklar |
| Används för att överföra stora mängder data | Lämplig för överföring av små datamängder |
Både symmetrisk och asymmetrisk kryptering används i moderna system eftersom det finns tillfällen då den ena metoden är ett bättre alternativ än den andra.
Symmetrisk Kryptering: Fördelar
Användningen av symmetrisk kryptering har flera fördelar. Dessa inkluderar:
Säkerhet
Symmetrisk kryptering är mycket säker. Om man använder NIST:s rekommenderade AES-algoritm, skulle det till och med för moderna datorer ta miljarder år att knäcka nyckeln genom brute force. Med andra ord är symmetrisk kryptering mycket säker när den implementeras korrekt.
Hastighet
Symmetriska krypteringsalgoritmer är inte beräkningsintensiva och är enkla att använda. Detta ger dem fördelen att de är mycket snabba, vilket gör dem idealiska för att skydda stora mängder data.
Regelverk
Eftersom säkerhet är en viktig aspekt för alla företag, är det viktigt att följa gällande regler för att undvika straff och överträdelser. Symmetriska krypteringsalgoritmer som AES accepteras av standardiseringsorgan som NIST, vilket gör det möjligt för organisationer att uppfylla säkerhetsföreskrifterna.
Låga Beräkningskrav
Symmetrisk kryptering kräver inte mycket beräkningsresurser, och kan därför användas även med begränsad processorkraft.
Om hastighet, säkerhet, regelverk och låga processorkrav är viktiga faktorer vid val av krypteringsmetod, är symmetrisk kryptering ett utmärkt val.
Symmetrisk Kryptering: Nackdelar
En av de största nackdelarna med symmetrisk kryptering är hanteringen av nycklar, som måste delas på ett säkert sätt. Säkerheten i symmetrisk kryptering bygger på användarnas förmåga att dela nyckeln på ett konfidentiellt sätt. Om även en del av nyckeln läcker ut, är det möjligt för angripare att rekonstruera hela nyckeln.
Om krypteringsnyckeln hamnar i orätta händer, kan konsekvenserna bli katastrofala eftersom illvilliga aktörer då kan komma åt all information som krypterats med den nyckeln. Detta gör användarna mer sårbara om deras nyckel komprometteras.
Trots nackdelarna är symmetrisk kryptering fortfarande ett bra sätt att säkra data, särskilt information som lagras.
Kryptering: Lärresurser
För att lära dig mer om symmetrisk kryptering, kan du utforska följande resurser:
#1. Symmetrisk Kryptering – Algoritm, Analys och Användningar
Denna bok vänder sig till doktorander, forskare och yrkesverksamma. Den beskriver olika tekniker för symmetrisk kryptering som är relevanta för säkerheten i datasystem och data.
Boken börjar med grundläggande definitioner inom symmetrisk kryptering, och fortsätter sedan med att analysera olika krypteringstekniker och deras tillämpningar.
Med många exempel som underlättar inlärningen, är boken utmärkt för alla som vill ta sina kunskaper om symmetrisk kryptering till nästa nivå.
#2. Symmetriska Nyckelalgoritmer
Denna bok är en bra introduktion för nybörjare som vill lära sig om olika symmetriska krypteringsalgoritmer på ett lättförståeligt sätt.
Boken täcker kryptografins vokabulär och ger exempel som förstärker förklaringen av koncepten. Den går sedan vidare med att bryta ned byggstenarna för symmetrisk kryptering, med illustrationer och koncisa, lättförståeliga förklaringar.
Boken rekommenderas starkt för läsare som är intresserade av att lära sig mer om kryptografi och kryptering utan att fördjupa sig i svåra koncept.
#3. Kryptografi: Lär dig alla Krypteringsalgoritmer
Denna Udemy-kurs är ett bra val för alla som vill lära sig om kryptografi, med fokus på symmetrisk och asymmetrisk kryptering. Kursen ger en introduktion till kryptering och bekantar deltagarna med termer som används inom området.
Den utforskar sedan olika typer av attacker mot krypterad data och täcker kryptografitekniker som kan förhindra att attacker inträffar. Instruktören går sedan in på djupet om chiffer och de olika typer som används vid kryptering.
#4. Kryptering och Kryptografi för Professionella
För alla som är intresserade av att lära sig om kryptering och kryptografi är denna Udemy-kurs ett bra alternativ. Kursen utgår från att deltagarna är nybörjare inom området, och börjar därför med en introduktion till kryptografi, informationsteori och krypteringens byggstenar.
Den fortsätter sedan med att täcka symmetriska och asymmetriska krypteringsalgoritmer samt hashfunktioner och algoritmer. Kursen berör även mer avancerade koncept som post-kvantkryptering, ringsignaturer och noll-kunskapsbevis.
Slutsats
Symmetrisk kryptering är mycket användbar för att säkra data under överföring och lagring. För att skydda dig mot kostsamma dataintrång kan du överväga att kryptera dina data med symmetrisk kryptering, vilket inte stör enhetens hastighet eller ökar behovet av processorkraft. Om du vill lära dig mer om symmetrisk kryptering kan du överväga att läsa rekommenderade böcker eller gå de föreslagna kurserna.
Du kan också utforska molnkryptering, dess olika typer och implementeringen av Google Cloud.