Kodning kontra kryptering kontra hashing

Kodning, kryptering och hashning är tre fundamentalt olika operationer med olika syften. De blandas ofta ihop, men det är viktigt att förstå skillnaden när säkra system utformas.

Kodning omvandlar dataformat utan att ge någon säkerhet. Kryptering skyddar konfidentialiteten. Hashning producerar ett hashvärde med fast längd för integritetsverifiering.

Kodning omvandlar data från ett format till ett annat för kompatibilitet eller överföring. Den kan alltid återställas och kräver ingen nyckel. Alla som känner till kodningsschemat kan avkoda data.

Exempel är Base64 (binärt till ASCII), URL-kodning (%20 för blanksteg), HTML-entiteter (& för &) och hexkodning. Målet är kompatibilitet, inte säkerhet.

Kryptering omvandlar klartext till chiffertext med hjälp av en nyckel. Operationen kan bara återställas av någon som har rätt nyckel. Utan nyckeln är det beräkningsmässigt ogenomförbart att dekryptera chiffertexten.

Krypteringsalgoritmer omfattar AES (symmetrisk), RSA (asymmetrisk) och ChaCha20. Det är nyckeln som ger säkerhet. Själva algoritmen är offentligt känd.

En kryptografisk hashfunktion tar emot indata med godtycklig längd och producerar utdata med fast längd (digesten eller hashvärdet). Funktionen är deterministisk (samma indata ger alltid samma utdata) men kan inte inverteras med avsikt.

SHA-256 producerar alltid utdata på 256 bitar, oavsett om indatan är 1 byte eller 1 gigabyte. Hashfunktioner används för integritetskontroller, lösenordslagring och digitala signaturer.

Ett kritiskt och vanligt misstag är att tro att Base64-kodade data är krypterade. För att avkoda Base64 krävs bara kunskap om att det är Base64, vilket ofta är uppenbart utifrån utfyllnaden "==" eller teckenuppsättningen.

Om ni kodar ett lösenord som "cGFzc3dvcmQ=" (Base64 för "password") kan en angripare avkoda det på några sekunder. Base64 i ett säkerhetssammanhang är endast användbart för kompatibilitet vid överföring, aldrig för att dölja data.

Hashning av ett lösenord med MD5 lagrar det som ett envägshashvärde. Det går inte att "dekryptera" ett MD5-hashvärde för att återfå lösenordet. MD5 är dock inte lämpligt för lösenordshashning eftersom det är för snabbt.

Angripare kan beräkna miljarder MD5-hashvärden per sekund med hjälp av GPU:er, vilket gör brute-force- och rainbow table-attacker praktiskt genomförbara. Lösenordslagring kräver långsamma, minneshårda funktioner som bcrypt, scrypt eller Argon2.

AES-GCM (Galois/Counter Mode) tillhandahåller både konfidentialitet (kryptering) och integritet (autentisering). Det använder AES i räknarläge för kryptering och GHASH för autentisering.

Autentiseringstaggen som produceras av AES-GCM upptäcker all manipulering av chiffertexten. Det gör AES-GCM till ett Authenticated Encryption with Associated Data-schema (AEAD), den gyllene standarden för modern kryptering.

SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256-bit) är en kryptografisk hashfunktion som standardiserats av NIST. Den producerar en digest på 256 bitar och anses vara säker mot alla kända attacker, inklusive kollisions- och preimage-attacker.

SHA-256 används i TLS-certifikat, vid Bitcoin-mining (proof-of-work), för HMAC-meddelandeautentisering och i digitala signaturscheman som RSA-SHA256 och ECDSA.

Vanliga säkerhetsmisstag som beror på att dessa tre blandas ihop är att lagra lösenord krypterade i stället för hashade (krypteringsnyckeln blir då den verkliga sårbarheten), att använda kodning i stället för kryptering för känsliga data, att använda snabba hashfunktioner (MD5, SHA-1) för lösenordslagring och att anta att något måste vara säkert bara för att det är Base64.

Ett annat misstag är att använda samma funktion för flera ändamål, till exempel att använda en hashfunktion som MAC utan HMAC-konstruktionen, vilket är sårbart för length extension-attacker.

Använd kodning när binära data behöver överföras via ett textprotokoll, byte behöver lagras i ett textfält eller data behöver bäddas in i en URL. Använd hashning för att lagra lösenord (med bcrypt/Argon2), verifiera dataintegritet (kontrollsummor) och härleda identifierare med fast längd från data med varierande längd.

Använd kryptering när känsliga data behöver lagras eller överföras och måste kunna återställas med rätt nyckel. Kombinera hashning och kryptering (AEAD) för både integritet och konfidentialitet under överföring.

Ett väl utformat autentiseringssystem använder alla tre: lösenord hashas med Argon2 (hashning), hashvärdet lagras i ett databasfält med AES-256-kolumnkryptering (kryptering) och API-tokenen som returneras efter inloggning Base64url-kodas (kodning).

Varje operation har ett eget syfte. Att känna igen vilken operation som passar för vilket användningsfall är en grundläggande färdighet inom tillämpad kryptografi och säker systemdesign.

Kodning (Base64, hex) är en formatomvandling utan säkerhet. Kryptering (AES-GCM) ger återställbar konfidentialitet och kräver en nyckel. Hashning (SHA-256, Argon2) producerar irreversibla hashvärden med fast längd.

Använd aldrig kodning för säkerhet. Använd långsamma hashfunktioner (Argon2/bcrypt) för lösenord. Använd autentiserad kryptering (AEAD) för känsliga data under överföring eller vid lagring. Att blanda ihop dessa kategorier är en av de vanligaste orsakerna till säkerhetssårbarheter.