Блочное шифрование: алгоритмы, которые защищают госсистемы и корпоративные сети

Каждый пакет данных, отправленный по сети, потенциально может быть перехвачен. Единственное, что не позволяет злоумышленнику воспользоваться чужой информацией, — надежная криптографическая защита. Блочное шифрование лежит в основе большинства современных протоколов безопасной передачи: от корпоративных VPN до государственных систем. В статье разбираем, как устроен этот метод, чем различаются его стандарты и режимы и как он реализован в российских решениях для защиты каналов связи.

Что такое блочное шифрование

Блочное шифрование — метод криптографической защиты, при котором данные разбиваются на порции фиксированного размера и каждая из них преобразуется алгоритмом с использованием ключа.

Команда «ЗАСТАВА»

Представьте, что нужно передать секретный документ. Вместо того чтобы защищать его целиком, текст разрезается на одинаковые фрагменты — и каждый запирается в отдельный сейф одним и тем же ключом. Получатель с тем же ключом открывает сейфы и восстанавливает документ. Именно так работает блочный алгоритм шифрования: фиксированный размер порции (64 или 128 бит), секретный ключ, математически гарантированная обратимость.

Симметричное шифрование предполагает использование единственного ключа — он задействуется как при шифровании данных, так и при их восстановлении. Такой подход эффективен при больших объемах данных — при условии, что ключ надежно хранится и передается по защищенному каналу.

Принцип работы

Каждая порция данных проходит через серию математических операций — раундов. В каждом раунде используется производный ключ (подключ), полученный из основного. Три механизма определяют стойкость защиты:

• Подстановка (S-блоки) — нелинейное замещение значений, разрушающее статистические зависимости между исходными и зашифрованными данными.
• Перестановка (P-блоки) — перемешивание битов внутри порции, рассеивающее влияние каждого входного бита на множество выходных.
• Многораундовое применение — повторение операций с разными подключами. Чем больше раундов, тем выше устойчивость к криптоанализу.

Математически это биективная функция: для любой входной порции и любого ключа существует единственный результат, и обратное преобразование всегда выполнимо. Блочный алгоритм шифрования пригоден не только для защиты, но и для последующей расшифровки — что отличает его от хеширования

Режимы работы блочных шифров

Криптографический алгоритм обрабатывает ровно одну порцию данных. Для защиты произвольного объема информации нужны режимы блочного шифрования — способы организации последовательной обработки. Выбор режима критически влияет на безопасность всей системы.

ГОСТ 34.13-2015 закрепляет шесть вариантов работы с блочными шифрами — от простой замены до счетчика и обратной связи. Отдельно выделен режим выработки имитовставки: он не шифрует данные, а вычисляет контрольный код, позволяющий получателю убедиться, что пакет не был подменен в пути. Все эти режимы блочного шифрования обязательны в сертифицированных средствах криптографической защиты.

Рассказываем, как «ЗАСТАВА»«ЗАСТАВА» — российский продукт для защиты каналов связи на алгоритмах ГОСТа. Реализует блочное шифрование по стандартам «Магма» и «Кузнечик» в составе ГОСТ VPN на базе протокола IPsec. реализует криптографическую защиту каналов на практике: из чего состоит продукт, какие сертификаты есть и для каких организаций он подходит.

Скачать презентацию

Блочное и потоковое шифрование: в чем разница

Криптографические методы защиты каналов связи делятся на два класса. В обоих случаях для зашифровки и расшифровки используется один и тот же ключ — это общий принцип симметричного шифрования. Разница в том, как именно обрабатываются данные.

Блочное шифрование заняло доминирующее место в корпоративной и государственной криптографии. Причина — предсказуемость и проверяемость: алгоритм с известными параметрами легче поддается сертификации. Симметричные алгоритмы блочного шифрования — основа всех российских государственных стандартов криптографической защиты информации.

Российские стандарты: «Магма» и «Кузнечик»

Два алгоритма определяют сегодня отечественную практику: «Магма» и «Кузнечик», закрепленные в ГОСТ 34.12-2018. Оба работают с ключом 256 бит и сертифицированы ФСБ.

«Магма» ведет историю с советских разработок конца 1970-х. Размер блока — 64 бита, структура — сеть Фейстеля с 32 раундами. Сегодня ее главная функция — обеспечить стыковку с системами, которые строились на прежних версиях ГОСТа. За все время практического применения ни одна реализуемая атака на полный шифр публично описана не была.

«Кузнечик» проектировался с нуля как алгоритм нового поколения. Блок — 128 бит, десять раундов чередующихся нелинейных и линейных преобразований. Хорошо оптимизирован под отечественное «железо», включая процессоры «Эльбрус» и «Байкал». Именно его используют в новых государственных системах и на объектах КИИ.

Применять именно эти алгоритмы обязаны операторы ГИС, владельцы объектов критической инфраструктуры и компании, работающие с персональными данными высоких категорий критичности.

Блочное шифрование и протокол IPsec

IPsec — стек протоколов сетевого уровня, на которых строится большинство корпоративных решений для защиты каналов. В российском сегменте это основа СКЗИ класса ГОСТ VPN. Шифрование блочным шифром здесь применяется к каждому пакету: данные покидают отправителя уже в зашифрованном виде и расшифровываются только на принимающей стороне.

Российские реализации используют «Магму» или «Кузнечик» там, где зарубежные решения ставят AES или 3DES. Это дает совместимость с международной инфраструктурой при полном соответствии требованиям регуляторов. Конкретные режимы шифрования блочных шифров для IPsec описаны в документах IETF — и российские специалисты принимали прямое участие в их создании.

IPsec и вклад компании «ЭЛВИС-ПЛЮС» в международный стандарт

«ЭЛВИС-ПЛЮС» — разработчик продукта «ЗАСТАВА» — с 1990-х годов участвует в формировании стандартов криптографической защиты каналов связи. Специалисты компании работают в рабочей группе по IPsec Инженерного совета интернета (IETF) и являются соавторами ряда RFC по интеграции российской криптографии в протокол.

Один из ключевых вкладов — документы по применению «Магмы» и «Кузнечика» в компоненте ESP (Encapsulating Security Payload), обеспечивающем защиту и аутентификацию пакетов. Это позволило российским СКЗИ работать в рамках международного стандарта без отклонений от отечественных требований.

Увеличиваем темп в международной стандартизации: участие «ЭЛВИС-ПЛЮС» в IETF — это технический вклад в цифровой суверенитет России на уровне мировых протоколов безопасной передачи данных.

Защитите каналы связи с сертифицированным ГОСТ-шифрованием.

«ЗАСТАВА» реализует блочное шифрование по российским стандартам с сертификатами ФСБ и ФСТЭК

Оставить заявку

Профессиональная реализация: «ЗАСТАВА»

«ЗАСТАВА» — продукт компании «ЭЛВИС-ПЛЮС», входящей в ГК «Солар». В его основе — протокол IPsec с российской криптографией: алгоритмы «Магма» и «Кузнечик» работают в связке с межсетевым экранированием под единым управлением. Подробнее — «ЗАСТАВА» (релиз в апреле 2026 года). Линейка охватывает задачи любого масштаба:

• ЗАСТАВА-Управление — веб-консоль, из которой администратор разворачивает политики и обновляет ключи на тысячах устройств без командировок на объекты.
• ЗАСТАВА-150, 1500 и 6000 — шлюзы с аппаратным ускорением криптографии: младшая модель закрывает периметр небольшого офиса, старшая шифрует трафик между ЦОД на скорости до 6 Гбит/с.
• ЗАСТАВА-Клиент — агент для сотрудников на удаленке, совместимый с российскими ОС и Android.

Сертификаты ФСБ и ФСТЭК на линейку версии 8 выданы до 2028 года. Для организаций, которым важна скорость внедрения, это означает старт сразу после поставки — без ожидания дополнительных регуляторных процедур.

Защита каналов на базе ГОСТ VPN — не теория. «Ростелеком» и «Солар» усилили защиту данных «Мосэнергосбыта» с применением этой технологии. Масштабный проект «Почты России» по кибербезопасности также строился на связке ГОСТ-шифрования с круглосуточным мониторингом — чтобы держать планку защиты по всей распределенной инфраструктуре.

Часто задаваемые вопросы