Чому асиметричне шифрування важливіше, ніж ви думаєте

На перший погляд, шифрування виглядає просто: ви шифруєте дані за допомогою ключа і розшифровуєте їх тим же ключем. Це симетричне шифрування, і воно добре працює для багатьох повсякденних застосувань. Але в момент, коли вам потрібно надіслати безпечне повідомлення комусь, кого ви ніколи не зустрічали, або захистити мільярди в криптовалютних транзакціях, симетричне шифрування стикається з проблемою. Саме тут у гру вступає асиметричне шифрування — і воно фундаментально змінює правила гри.

Основна проблема: Один ключ проти двох ключів

Різниця між цими двома підходами до шифрування оманливо проста, але має глибокі наслідки. Симетричне шифрування покладається на один ключ як для шифрування, так і для дешифрування. Уявіть Алісу та Боба: якщо Аліса хоче надіслати Бобу захищене повідомлення, використовуючи симетричне шифрування, їй якимось чином потрібно надійно передати йому цей ключ. Але тут є підступ—якщо зловмисник перехопить ключ під час передачі, вся система безпеки розпадеться.

Асиметричне шифрування вирішує цю проблему, використовуючи два математично пов'язані, але різні ключі. Один - це відкритий ключ, який можна вільно ділити з ким завгодно. Інший - це закритий ключ, який повинен залишатися секретним. Еліс може зашифрувати повідомлення, використовуючи відкритий ключ Боба, впевнена, що тільки Боб - озброєний своїм закритим ключем - може його розшифрувати. Навіть якщо прослуховувач захопить відкритий ключ, він не зможе прочитати повідомлення.

Чому довжина ключа має таке велике значення

Ось де математика стає серйозною. У симетричних системах 128-бітний ключ забезпечує надійну безпеку. Але асиметричні ключі не можуть бути такими короткими, оскільки існує математичний зв'язок між публічними та приватними ключами. Зловмисники теоретично можуть використовувати цей зв'язок для зламу шифрування. У результаті асиметричні ключі повинні бути значно довшими для досягнення еквівалентного рівня захисту. 2,048-бітний асиметричний ключ приблизно відповідає рівню безпеки 128-бітного симетричного ключа — 16-кратна різниця, яка має великі наслідки для продуктивності системи.

Торгівля: Швидкість проти Безпеки

Симетричне шифрування швидке. Дуже швидке. Воно вимагає мінімальних обчислювальних ресурсів, саме тому Стандарт шифрування AES( став золотим стандартом для захисту засекреченої інформації уряду і вбудований у численні споживчі пристрої по всьому світу.

Асортиментне шифрування, на відміну від симетричного, є обчислювально витратним. Довші ключі та складніші математичні операції, необхідні для шифрування з відкритим ключем, роблять його значно повільнішим за симетричні альтернативи. Це створює практичну дилему: ви отримуєте вищу безпеку розподілу ключів, але жертвуєте швидкістю обробки.

Як вони працюють разом у реальних застосуваннях

Замість того, щоб обирати один підхід, більшість сучасних систем безпеки поєднує обидва. Коли ви відвідуєте безпечний веб-сайт, використовуючи HTTPS, ваш браузер насправді використовує протоколи Transport Layer Security )TLS(, які поєднують асиметричне та симетричне шифрування в гібридній моделі. Фаза рукопожаття використовує асиметричне шифрування для безпечного обміну тимчасовим симетричним ключем, який потім обробляє фактичну передачу даних, оскільки це швидше. Це найкраще з обох світів.

Системи зашифрованої електронної пошти працюють подібно. Ваш відкритий ключ використовується для шифрування вихідних повідомлень, тоді як ваш закритий ключ розшифровує вхідні — усуваючи кошмар розподілу ключів, який турбує системи лише з симетричним шифруванням.

Криптовалютне з'єднання )І поширені непорозуміння(

Біткойн та інші криптовалюти дійсно використовують пари відкритих та закритих ключів, що призвело до припущення, що вони використовують асиметричне шифрування. Правда є більш нюансованою. Криптовалюти в основному покладаються на цифрові підписи, а не на саме шифрування. Алгоритм підпису Біткойна, ECDSA )Elliptic Curve Digital Signature Algorithm(, створює криптографічне підтвердження авторизації транзакції без фактичного шифрування даних транзакції. Це розмежування важливе: цифрові підписи та асиметричне шифрування є пов'язаними, але відмінними можливостями в рамках криптографії з відкритим ключем.

Коли ви захищаєте крипто-гаманець паролем, то залучається шифрування — але це захищає лише файл гаманця, а не транзакції блокчейна. Безпека блокчейна в основному залежить від схем цифрових підписів, а не від традиційного шифрування.

Який підхід правильний?

Для сценаріїв, що пріоритизують швидкість і ефективність з обмеженим розподілом користувачів, симетричне шифрування є найкращим. Державні установи, що захищають секретні документи, зашифровані бази даних та системи реального часу зазвичай покладаються на нього.

Для сценаріїв, що передбачають кількох користувачів, обмін публічними ключами та де безпека розподілу ключів важливіша за швидкість, асиметричне шифрування стає необхідним. Захищений електронний лист, цифрові сертифікати, блокчейн-системи та протоколи аутентифікації значно спираються на цей підхід.

Остаточний висновок

Як симетричне, так і асиметричне шифрування залишаються фундаментальними стовпами сучасної цифрової безпеки. Жодне з них не є універсально кращим — вони вирішують різні проблеми. Оскільки загрози еволюціонують, а криптографічна наука розвивається, очікуйте, що гібридні системи, які поєднують ці підходи, домінуватимуть, пропонуючи практичні рішення, які поєднують швидкість, безпеку та зручність у все більш цифровому світі.