L'Advanced Encryption Standard (AES) è un algoritmo crittografico stabilito dal National Institute of Standards and Technology (NIST) degli Stati Uniti nel 2001. Si tratta di un codice a blocchi a chiave simmetrica adottato ampiamente in tutto il mondo nella crittografia dei dati elettronici.
Le origini e la storia antica di AES
La nascita di AES può essere fatta risalire alla fine degli anni '90, quando il NIST cercò un successore del vecchio Data Encryption Standard (DES). Riconoscendo la crescente necessità di una crittografia robusta per soddisfare le esigenze del mondo digitale sempre più connesso, nel 1997 il NIST ha annunciato un appello per un nuovo standard di crittografia.
Il processo di selezione è stato un concorso globale aperto al controllo e ai commenti del pubblico, con l’obiettivo di garantire trasparenza e fiducia nel nuovo standard. Dopo un'analisi approfondita e un'ampia crittoanalisi, un algoritmo presentato da due crittografi belgi, Vincent Rijmen e Joan Daemen, noto come Rijndael, è stato selezionato come nuovo standard nel 2001.
Lo sguardo approfondito ad AES
AES, come accennato in precedenza, è un codice a blocchi a chiave simmetrica, il che implica che utilizza la stessa chiave sia per i processi di crittografia che per quelli di decrittografia. A differenza del suo predecessore, DES, che aveva una dimensione del blocco fissa di 64 bit e una dimensione della chiave di 56 bit, AES offre maggiore flessibilità con la dimensione del blocco e della chiave. AES è stato progettato per gestire blocchi da 128 bit con dimensioni della chiave di 128, 192 e 256 bit.
Per offrire una solida sicurezza, AES opera tramite una serie di trasformazioni che convertono il testo in chiaro (dati di input) in testo cifrato (dati crittografati). Queste trasformazioni includono sostituzione, permutazione, miscelazione e aggiunta di chiavi, applicate su più round.
Il funzionamento interno di AES
AES funziona attraverso un numero predeterminato di cicli chiamati "round". Per una chiave a 128 bit sono necessari 10 cicli; per una chiave da 192 bit, 12 cicli; e per una chiave a 256 bit, 14 round. Ogni round include quattro distinte funzioni di trasformazione:
- Sottobyte – una fase di sostituzione in cui ogni byte nel blocco viene sostituito con un altro secondo una tabella di ricerca, la S-Box.
- ShiftRows – una fase di trasposizione in cui i byte in ciascuna riga dello stato vengono spostati ciclicamente.
- MixColumns – un'operazione di mescolamento che opera sulle colonne dello stato, combinando i quattro byte di ciascuna colonna.
- AggiungiRoundKey – un passo in cui ogni byte dello stato è abbinato alla chiave tonda; ogni chiave rotonda viene derivata dalla chiave di cifratura utilizzando una pianificazione delle chiavi.
Il round finale omette il passaggio MixColumns per motivi tecnici legati alla realizzazione della decrittazione.
Caratteristiche principali di AES
AES si distingue per le sue caratteristiche uniche:
- Efficienza: AES funziona rapidamente sia a livello software che hardware, rendendolo ideale per un'ampia gamma di applicazioni.
- Flessibilità: AES supporta dimensioni chiave di 128, 192 e 256 bit, soddisfacendo diversi gradi di esigenze di sicurezza.
- Sicurezza: A causa dell'elevata dimensione delle chiavi e dei blocchi, AES è resistente a tutti gli attacchi pratici conosciuti se implementato correttamente.
- Adozione diffusa: AES è riconosciuto a livello globale e utilizzato in numerosi protocolli e sistemi di sicurezza in tutto il mondo.
Varianti AES: diverse dimensioni dei tasti
AES esiste principalmente in tre varianti, dettate dalla lunghezza della chiave utilizzata nel processo di crittografia e decrittografia:
| Lunghezza chiave (bit) | Numero di round |
|---|---|
| 128 | 10 |
| 192 | 12 |
| 256 | 14 |
La lunghezza della chiave fornisce diversi livelli di sicurezza, con la chiave a 256 bit che offre il massimo livello di sicurezza.
Applicazioni pratiche e problemi in AES
AES ha trovato applicazioni ad ampio raggio in vari campi tra cui telecomunicazioni, banche e commercio elettronico grazie alla sua sicurezza ed efficienza. Viene utilizzato anche per proteggere reti wireless, VPN e informazioni riservate fino al livello Top Secret all'interno del governo degli Stati Uniti.
Uno dei principali problemi legati all’AES sorge quando viene implementato in modo improprio o quando la gestione delle chiavi è inadeguata. Le migliori pratiche crittografiche, inclusa la gestione sicura delle chiavi e la corretta generazione di numeri casuali, sono essenziali per mantenere la sicurezza fornita da AES.
Confronti e caratteristiche di AES e algoritmi simili
Confrontando AES con altri algoritmi crittografici simili come DES, Triple DES e Blowfish, vediamo alcuni vantaggi e differenze:
| Algoritmo | Dimensione chiave (bit) | Dimensione del blocco (bit) | Numero di round | Appunti |
|---|---|---|---|---|
| AES | 128/192/256 | 128 | 10/12/14 | Standardizzato e più ampiamente utilizzato |
| DES | 56 | 64 | 16 | Vulnerabile agli attacchi di forza bruta |
| 3DES | 112/168 | 64 | 48/32 | Più sicuro di DES, ma più lento |
| Pesce palla | 32-448 | 64 | 16 | Veloce, ma presenta potenziali problemi di sicurezza con chiavi deboli |
Prospettive e tecnologie future riguardanti AES
Poiché le capacità computazionali continuano ad aumentare, la crittografia futura potrebbe richiedere standard di crittografia avanzati o nuovi per mantenere la sicurezza. Tuttavia, per ora, AES rimane sicuro contro tutti gli attacchi pratici conosciuti e persino l’informatica quantistica non rappresenta una minaccia significativa grazie alla sua natura simmetrica.
Sono in corso sforzi per rafforzare AES contro potenziali minacce future, tra cui una gestione delle chiavi più solida, crittografia basata su hardware e una maggiore lunghezza delle chiavi. Inoltre, il NIST ha avviato un processo per sviluppare algoritmi crittografici resistenti ai quanti, che potrebbero coesistere con AES.
Server AES e proxy
I server proxy spesso utilizzano AES per proteggere i dati in transito tra il client e il server. Crittografando i dati trasmessi su una rete, AES può garantire la riservatezza e la protezione contro le intercettazioni. Aziende come OneProxy utilizzano la crittografia AES per mantenere la privacy e la sicurezza dei dati dei propri utenti.
Data la natura sensibile delle informazioni spesso trasmesse tramite server proxy, sono fondamentali standard di crittografia robusti come AES. Sia per l'anonimato che per lo sblocco dei contenuti, l'uso di AES garantisce che i dati dell'utente rimangano sicuri.
Link correlati
Per ulteriori informazioni su AES, possono essere utili le seguenti risorse:
