Hva er ChaCha20?

ChaCha20 er et raskt, lett og svært sikkert 256-biters symmetrisk nøkkelchiffer som brukes til å kryptere og dekryptere data. Det ble utviklet av Daniel J. Bernstein som en forbedring av et tidligere chiffer kalt Salsa20. Målet var å lage noe som er både effektivt og sikkert, spesielt i programvare.

ChaCha20 krypterer data ved å generere en strøm av sikre pseudotilfeldige byte og kombinere denne strømmen med den opprinnelige meldingen. Resultatet er kryptert utdata som ser tilfeldig ut for alle uten den hemmelige nøkkelen.

Fordi det bruker samme nøkkel til å kryptere og dekryptere data, er ChaCha20 mye raskere enn RSA, en asymmetrisk algoritme som bruker en offentlig nøkkel og en privat nøkkel. RSA er nyttig for nøkkelutveksling og signaturer, men ChaCha20 er bedre til å kryptere store mengder internettrafikk.

På et overordnet nivå tar ChaCha20 tre inndata: en hemmelig nøkkel, en nonce (et tall som brukes én gang – en unik verdi som brukes for hver kryptering), og en teller (for å bidra til å generere ulike utdatablokker). Det bruker disse verdiene til å initialisere en intern tilstand, som deretter blandes gjentatte ganger for å generere en strøm av sikre pseudotilfeldige byte kjent som nøkkelstrømmen.

Blandeprosessen er basert på tre enkle operasjoner – addisjon, XOR og bitrotasjon – som brukes over 20 runder for å blande dataene grundig. Nøkkelstrømmen som oppstår, blir deretter kombinert med den rene teksten for å produsere chifferteksten – de krypterte dataene.

ChaCha20 løser et praktisk problem i moderne sikkerhet: hvordan få sterk kryptering som er både effektiv og pålitelig på tvers av mange enheter. Den er veldig rask i programvare, god på telefoner, små enheter og eldre prosessorer, og basert på enkle operasjoner datamaskiner utfører godt (addere, XOR, rotere).

Disse funksjonene gjør den attraktiv i systemer som TLS, VPN-er(nytt vindu), SSH og meldingsapper. For eksempel brukes ChaCha20 av WireGuard®(nytt vindu)-VPN-protokollen(nytt vindu) for å gi rask, sikker kryptering med sterk ytelse selv på enheter som mangler spesialisert AES-maskinvare.

AES-kryptering er den veletablerte standarden og er ekstremt rask på prosessorer med innebygd AES-maskinvarestøtte. På grunn av det fungerer den spesielt godt på mange stasjonære datamaskiner, tjenere og nyere mobilbrikker. Uten AES-maskinvarestøtte kan imidlertid ren programvare-AES være tregere og noen ganger vanskeligere å implementere på en sikker måte. ChaCha20 er derimot utviklet for å være svært rask i vanlig programvare fordi den bruker enkle operasjoner som addisjon, XOR og rotasjon, som fungerer effektivt på nesten alle prosessorer.

Hvis en applikasjon tilbyr både AES og ChaCha20, trenger du vanligvis ikke å velge én manuelt, siden de fleste moderne apper velger det beste alternativet automatisk basert på enheten og prosessoren din. Generelt sett fungerer AES best på nyere enheter med innebygd AES-støtte, mens ChaCha20 er et sterkere valg på enheter der kryptering hovedsakelig håndteres i programvare, som enkelte telefoner, maskinvare med lavt strømforbruk eller eldre prosessorer.

ChaCha20 anses som sikkert etter moderne standarder når det er riktig implementert og brukes med en unik nonce for hver kryptering.