Главная / Глоссарий / Криптографический алгоритм

Криптографический алгоритм — виды, принцип работы, применение

Криптографический алгоритм — это математическая процедура, выполняющая преобразование данных для обеспечения их конфиденциальности, целостности или аутентичности. Криптографические алгоритмы используются для шифрования, создания электронной подписи, хеширования и других задач информационной безопасности.

Простыми словами: Криптографический алгоритм — это «секретный рецепт», по которому информация превращается в нечитаемый код и обратно.

Содержание

Что такое криптографический алгоритм?

Криптографический алгоритм — это чётко определённая вычислительная процедура, которая принимает переменные входные данные, включая криптографический ключ, и выдаёт выходные данные. Основные задачи криптографических алгоритмов:

  • Шифрование — защита конфиденциальности данных;
  • Электронная подпись — подтверждение авторства и целостности;
  • Хеширование — создание уникального «отпечатка» данных;
  • Аутентификация — проверка подлинности данных и пользователей.

Криптографические алгоритмы лежат в основе всей современной информационной безопасности.

📌 Важно: Алгоритмы шифрования делятся на две большие группы: симметричные (один ключ) и асимметричные (пара ключей).

Виды криптографических алгоритмов

Основные виды криптографических алгоритмов:

ВидПринципПрименениеПримеры
Симметричные Один секретный ключ Шифрование данных, защита каналов AES, ГОСТ 28147-89, DES
Асимметричные Пара ключей (открытый/закрытый) Электронная подпись, обмен ключами RSA, ECC, ГОСТ Р 34.10-2012
Хэш-функции Одностороннее преобразование Проверка целостности, пароли SHA-256, ГОСТ Р 34.11-2012
Гибридные Комбинация симметричных и асимметричных SSL/TLS, VPN Асимметричный обмен ключами + симметричное шифрование

Симметричные алгоритмы

Симметричные алгоритмы используют один и тот же ключ для шифрования и расшифровки данных. Это самый быстрый и эффективный способ шифрования больших объёмов данных.

Преимущества:

  • Высокая скорость шифрования;
  • Низкая вычислительная сложность;
  • Хорошо подходит для шифрования больших объёмов данных.

Недостатки:

  • Сложность распределения ключей;
  • При компрометации ключа — все данные раскрыты.

Популярные симметричные алгоритмы:

  • AES (Advanced Encryption Standard) — современный стандарт, используемый во всём мире. Длина ключа: 128, 192, 256 бит;
  • ГОСТ 28147-89 — российский стандарт симметричного шифрования. Длина ключа: 256 бит;
  • DES (Data Encryption Standard) — устаревший стандарт, не рекомендуется к использованию.

📌 Рекомендация: Для защиты конфиденциальных данных рекомендуется использовать AES-256 или ГОСТ 28147-89.

Сравнение: Симметричное vs асимметричное шифрование
Сравнение двух типов шифрования: симметричного и асимметричного.

Асимметричные алгоритмы

Асимметричные алгоритмы используют пару ключей: открытый (публичный) для шифрования и закрытый (секретный) для расшифровки. Это решает проблему распределения ключей.

Преимущества:

  • Простое распределение ключей;
  • Позволяет создавать электронные подписи;
  • Безопасность при компрометации открытого ключа.

Недостатки:

  • Низкая скорость (в 100–1000 раз медленнее симметричных);
  • Требует большей вычислительной мощности.

Популярные асимметричные алгоритмы:

  • RSA (Rivest-Shamir-Adleman) — один из первых и самых известных алгоритмов. Длина ключа: 1024, 2048, 4096 бит;
  • ECC (Elliptic Curve Cryptography) — криптография на эллиптических кривых. Более эффективна при меньшей длине ключа;
  • ГОСТ Р 34.10-2012 — российский стандарт электронной подписи на основе эллиптических кривых;
  • ГОСТ Р 34.10-2001 — предыдущая версия российского стандарта ЭП.

⚠️ Важно: RSA с ключом 1024 бит считается небезопасным. Рекомендуется использовать ключи не менее 2048 бит.

Хэш-функции

Хэш-функция — это одностороннее преобразование, которое принимает входные данные произвольной длины и возвращает строку фиксированной длины (хэш, контрольную сумму).

Свойства хэш-функций:

  • Односторонность — невозможно восстановить исходные данные по хэшу;
  • Коллизионная стойкость — невозможно найти два разных сообщения с одинаковым хэшем;
  • Лавинный эффект — изменение одного бита входных данных меняет хэш примерно наполовину.

Применение хэш-функций:

  • Проверка целостности файлов;
  • Хранение паролей;
  • Цифровые подписи;
  • Блокчейн и криптовалюты.

Популярные хэш-функции:

  • SHA-256 — международный стандарт;
  • ГОСТ Р 34.11-2012 (Стрибог) — российский стандарт хэширования;
  • MD5 — устаревший, не рекомендуется к использованию;
  • SHA-1 — устаревший, не рекомендуется к использованию.

⚠️ Важно: MD5 и SHA-1 считаются скомпрометированными. Для новых проектов используйте SHA-256 или ГОСТ Р 34.11-2012.

Сравнение криптографических алгоритмов

ХарактеристикаСимметричныеАсимметричныеХэш-функции
Ключи Один секретный Пара (открытый/закрытый) Нет ключа
Скорость Очень высокая Низкая Высокая
Применение Шифрование данных ЭП, обмен ключами Целостность, пароли
Примеры AES, ГОСТ 28147-89 RSA, ГОСТ Р 34.10-2012 SHA-256, ГОСТ Р 34.11-2012
Рекомендуемая длина ключа 128–256 бит 2048–4096 бит 256 бит (хэш)

Российские криптографические стандарты

В Российской Федерации действуют следующие криптографические стандарты (ГОСТ):

  • ГОСТ 28147-89 — симметричное шифрование (блочный шифр), длина ключа 256 бит;
  • ГОСТ Р 34.10-2012 — электронная подпись на основе эллиптических кривых;
  • ГОСТ Р 34.11-2012 — хэш-функция «Стрибог»;
  • ГОСТ Р 34.10-2001 — предыдущий стандарт ЭП (заменён на ГОСТ Р 34.10-2012);
  • ГОСТ Р 34.12-2015 — блочные шифры «Кузнечик» и «Магма».

Использование российских криптографических стандартов обязательно для обработки государственной тайны и на объектах КИИ.

📌 Важно: Сертифицированные СКЗИ, используемые в России, должны реализовывать алгоритмы по ГОСТ Р 34.10-2012 и ГОСТ 28147-89.

Инфографика: Семейства ГОСТ
Карта российских криптографических стандартов: блочные шифры, хеш-функции, электронная подпись.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Что такое криптографический алгоритм?
Это математическая процедура для шифрования, подписи или хеширования данных.
В чем разница между симметричным и асимметричным шифрованием?
Симметричное использует один ключ, асимметричное — пару ключей (открытый и закрытый).
Какой алгоритм лучше — AES или RSA?
AES быстрее и подходит для шифрования данных. RSA медленнее, но используется для электронной подписи и обмена ключами.
Что такое хэш-функция?
Одностороннее преобразование данных в строку фиксированной длины. Используется для проверки целостности.
Какие криптографические стандарты используются в России?
ГОСТ 28147-89 (симметричное), ГОСТ Р 34.10-2012 (ЭП), ГОСТ Р 34.11-2012 (хэш).
Что такое СКЗИ?
Средства криптографической защиты информации — программные или аппаратные средства, реализующие криптографические алгоритмы.
Какой алгоритм используется в КЭП?
В России — ГОСТ Р 34.10-2012 (электронная подпись на эллиптических кривых).
Что такое лавинный эффект?
Свойство хэш-функции, при котором изменение одного бита входных данных меняет примерно половину битов хэша.
Какие продукты АО «РНТ» используют криптографические алгоритмы?
ПЭВМ «Обруч-М2» с поддержкой СКЗИ, средства криптографической защиты для систем «Форпост».
Можно ли использовать зарубежные криптографические алгоритмы в России?
Для обработки гостайны и КИИ — нет. Только сертифицированные российские СКЗИ.

Связанные термины

СКЗИ (средства криптографической защиты) ЭЦП (электронная цифровая подпись) КЭП (квалифицированная электронная подпись) ФСБ России

Смотрите также

СКЗИ — средства криптографической защиты информации Электронная цифровая подпись (ЭЦП) Криптографическая защита информации (СКЗИ) Стандарты шифрования ФСБ (ГОСТ)

Экспертная помощь по ИБ

Ответим на любые вопросы по защите информации и поможем выбрать решение

Или звоните: +7 (495) 777-75-77