Wat is ChaCha20?

ChaCha20 is een snelle, lichtgewicht en uiterst veilige symmetrische 256-bits cijfercode die wordt gebruikt om gegevens te versleutelen en te ontsleutelen. Het is ontworpen door Daniel J. Bernstein als een verbetering van een eerdere cijfercode genaamd Salsa20. Het doel was om iets te creëren dat zowel efficiënt als veilig is, vooral in software.

ChaCha20 versleutelt gegevens door een stroom van veilige pseudotoevallige bytes te genereren en die stroom te combineren met het originele bericht. Het resultaat is versleutelde uitvoer die er willekeurig uitziet voor iedereen zonder de geheime sleutel.

Omdat het dezelfde sleutel gebruikt om gegevens te versleutelen en te ontsleutelen, is ChaCha20 veel sneller dan RSA, een asymmetrisch algoritme dat een openbare sleutel en een geheime sleutel gebruikt. RSA is nuttig voor sleuteluitwisseling en handtekeningen, maar ChaCha20 is beter voor het versleutelen van grote hoeveelheden internetverkeer.

Op hoofdlijnen heeft ChaCha20 drie invoerwaarden: een geheime sleutel, een nonce (een nummer dat eenmalig wordt gebruikt — een unieke waarde voor elke versleuteling) en een teller (om verschillende uitvoerblokken te helpen genereren). Het gebruikt deze waarden om een interne status te initialiseren, die vervolgens herhaaldelijk wordt gemengd om een stroom van veilige pseudotoevallige bytes te genereren, ook wel de keystream genoemd.

Dat mengproces is gebaseerd op drie eenvoudige bewerkingen — optellen, XOR en bitrotatie — die gedurende 20 rondes worden toegepast om de gegevens grondig door elkaar te husselen. De resulterende keystream wordt vervolgens gecombineerd met de tekst zonder opmaak om de cijfertekst te produceren — de versleutelde gegevens.

ChaCha20 lost een praktisch probleem op in de moderne beveiliging: hoe u sterke versleuteling krijgt die zowel efficiënt als betrouwbaar is op veel apparaten. Het is erg snel in software, goed op telefoons, kleine apparaten en oudere CPU's, en gebaseerd op eenvoudige bewerkingen die computers goed kunnen uitvoeren (optellen, XOR, roteren).

Deze functies maken het aantrekkelijk in systemen zoals TLS, VPN's(nieuw venster), SSH en berichten-apps. ChaCha20 wordt bijvoorbeeld gebruikt door het WireGuard®(nieuw venster) VPN-protocol(nieuw venster) om snelle, veilige versleuteling te bieden met sterke prestaties, zelfs op apparaten die geen gespecialiseerde AES-hardware hebben.

AES-versleuteling is de al lang gevestigde standaard en is extreem snel op processors met ingebouwde AES-hardwareondersteuning. Daarom presteert het bijzonder goed op veel desktops, servers en nieuwere mobiele chips. Zonder AES-hardwareondersteuning kan uitsluitend softwarematige AES echter langzamer zijn en soms moeilijker veilig te implementeren. ChaCha20 daarentegen is ontworpen om erg snel te zijn in gewone software, omdat het gebruikmaakt van eenvoudige bewerkingen zoals optellen, XOR en rotatie, die efficiënt werken op vrijwel elke processor.

Als een toepassing zowel AES als ChaCha20 aanbiedt, hoeft u meestal niet handmatig een keuze te maken, aangezien de meeste moderne apps automatisch de betere optie selecteren op basis van uw apparaat en processor. Over het algemeen presteert AES het beste op nieuwere apparaten met ingebouwde AES-ondersteuning, terwijl ChaCha20 een sterkere keuze is op apparaten waar versleuteling voornamelijk in software wordt afgehandeld, zoals sommige telefoons, energiezuinige hardware of oudere CPU's.

ChaCha20 wordt volgens moderne standaarden als veilig beschouwd mits het correct is geïmplementeerd en wordt gebruikt met een unieke nonce voor elke versleuteling.