Vad är ChaCha20?

ChaCha20 är ett snabbt, resurssnålt och mycket säkert 256-bitars symmetriskt chiffer som används för att kryptera och avkryptera data. Det designades av Daniel J. Bernstein som en förbättring av ett tidigare chiffer kallat Salsa20. Målet var att skapa något som är både effektivt och säkert, särskilt i mjukvara.

ChaCha20 krypterar data genom att generera en ström av säkra pseudoslumpmässiga byte och kombinera den strömmen med det ursprungliga meddelandet. Resultatet är krypterade utdata som ser slumpmässiga ut för alla som inte har den hemliga nyckeln.

Eftersom det använder samma nyckel för att kryptera och avkryptera data är ChaCha20 mycket snabbare än RSA, en asymmetrisk algoritm som använder en offentlig nyckel och en privat nyckel. RSA är användbart för nyckelutbyte och signaturer, men ChaCha20 är bättre för att kryptera stora volymer internettrafik.

På en övergripande nivå tar ChaCha20 tre indatavärden: en hemlig nyckel, en nonce (ett nummer som används en gång – ett unikt värde som används för varje kryptering) och en räknare (för att hjälpa till att generera olika utdatablock). Det använder dessa värden för att initiera ett internt tillstånd, som sedan blandas upprepade gånger för att generera en ström av säkra pseudoslumpmässiga byte, så kallad nyckelström.

Den blandningsprocessen bygger på tre enkla operationer – addition, XOR och bitrotation – som tillämpas under 20 omgångar för att grundligt blanda om datan. Den resulterande nyckelströmmen kombineras sedan med den oformaterade texten för att producera chiffertexten – den krypterade datan.

ChaCha20 löser ett praktiskt problem inom modern säkerhet: hur man får stark kryptering som är både effektiv och tillförlitlig på många enheter. Det är mycket snabbt i mjukvara, bra på telefoner, små enheter och äldre processorer, och baseras på enkla operationer som datorer gör bra (addition, XOR, rotation).

Dessa funktioner gör det attraktivt i system som TLS, VPN:er(nytt fönster), SSH och meddelandeappar. Till exempel används ChaCha20 av WireGuard®(nytt fönster) VPN-protokollet(nytt fönster) för att ge snabb, säker kryptering med stark prestanda även på enheter som saknar dedikerad AES-maskinvara.

AES-kryptering är den sedan länge etablerade standarden och är extremt snabb på processorer med inbyggt AES-maskinvarustöd. På grund av det fungerar det särskilt bra på many stationära datorer, servrar och nyare mobilchips. Men utan AES-maskinvarustöd kan ren mjukvarubaserad AES vara långsammare och ibland svårare att implementera på ett säkert sätt. I kontrast till detta är ChaCha20 utformat för å vara mycket snabbt i vanlig mjukvara eftersom det använder enkla operationer som addition, XOR och rotation, vilka fungerar effektivt på nästan alla processorer.

Om en applikation erbjuder både AES och ChaCha20 behöver du vanligtvis inte välja en manuellt, eftersom de flesta moderna appar väljer det bättre alternativet automatiskt baserat på din enhet och processor. Generellt sett presterar AES bäst på nyare enheter med inbyggt AES-stöd, medan ChaCha20 är ett starkare val på enheter där kryptering hanteras huvudsakligen i mjukvara, som vissa telefoner, strömsnål maskinvara eller äldre processorer.

ChaCha20 anses vara säkert enligt moderna standarder när det implementeras korrekt och används med en unik nonce för varje kryptering.