Как шифрование с открытым ключом обеспечивает целостность данных

Данные нуждаются в безопасности, а безопасность нуждается в шифровании.

Среди прочего,   шифрование   играет жизненно важную роль в обеспечении безопасности данных. Это процесс преобразования данных в непонятную форму, которую можно расшифровать или расшифровать только с помощью криптографического ключа.

Криптографический ключ — это случайная последовательность символов, сгенерированная механизмом шифрования. Он используется для преобразования открытого текста в зашифрованный во время шифрования. Вы можете использовать тот же ключ (симметричное шифрование) или другой ключ (асимметричное шифрование) для преобразования зашифрованного текста в открытый текст.

Шифрование скрывает фактическое сообщение и преобразует его в зашифрованный текст, делая его нечитаемым. Шифрование с открытым ключом — это один из таких методов, с помощью которого вы можете зашифровать сообщение. Думайте об этом как о замке с двумя ключами (открытый ключ и закрытый ключ). Если пользователь запирает его с помощью первого ключа, только второй ключ может разблокировать его, и наоборот.

Существуют и другие методы, такие как симметричное шифрование или гибридное шифрование, но сейчас давайте более подробно рассмотрим шифрование с открытым ключом и посмотрим, как оно обеспечивает повышенную безопасность данных для пользователей.

Что такое шифрование с открытым ключом?

Шифрование с открытым ключом, также известное как криптография с открытым ключом, представляет собой метод, использующий два разных ключа для шифрования и расшифровки данных. Один из них — это открытый ключ, который доступен каждому для шифрования данных, а другой — закрытый ключ, который инициатор может использовать для расшифровки.

Шифрование с открытым ключом также называется асимметричным шифрованием, и оно широко используется для безопасности транспортного уровня/уровня защищенных сокетов (TLS/SSL), что делает возможным безопасный протокол передачи гипертекста (HTTPS).

Для отправки зашифрованного сообщения вы можете получить открытый ключ получателя из общего каталога. Используйте этот ключ для шифрования сообщения перед его отправкой, и получатель сможет расшифровать его, используя свой соответствующий закрытый ключ.

Напротив, если вы шифруете сообщение с помощью своего закрытого ключа, получатель может расшифровать его только с помощью вашего открытого ключа, подтверждая вашу личность. Вы можете выполнять как шифрование, так и дешифрование автоматически, без физической блокировки и разблокировки сообщения. Организации используют   программное обеспечение для шифрования   для беспрепятственного выполнения процесса и обеспечения надежной защиты данных.

Шифрование с открытым ключом — это высоконадежный процесс шифрования, поскольку он не требует, чтобы кто-либо делился своим закрытым ключом, что предотвращает его утечку при передаче. Он обеспечивает существенную информационную безопасность и защищает ваши данные от несанкционированного доступа.

Интернет-коммуникации используют инфраструктуру открытых ключей (PKI) для управления идентификацией и безопасностью. Асимметричное шифрование, или криптография с открытым ключом, — это основная технология, которая позволяет использовать PKI и обеспечивает защиту данных в различных каналах связи.

С другой стороны, шифрование с закрытым ключом, также известное как симметричное шифрование, представляет собой метод, в котором используется один ключ как для шифрования, так и для дешифрования. Оба   симметричное и асимметричное шифрование   имеют свои преимущества и проблемы в зависимости от варианта использования и требуемой стойкости шифрования.

Как работает криптография с открытым ключом?

Шифрование с открытым ключом позволяет пользователям тайно отправлять и получать сообщения. Он позволяет каждому пользователю создать пару ключей: открытый ключ и закрытый ключ . Оба ключа имеют математическое соотношение между собой. Но закрытый ключ практически не может быть получен из открытого ключа.

В шифровании можно использовать открытый ключ для шифрования сообщения, которое может только расшифровать закрытый ключ получателя. Более того, если отправитель шифрует сообщение с помощью своего закрытого ключа, предполагаемый получатель может подтвердить личность отправителя с помощью открытого ключа.

В шифровании с открытым ключом используются более длинные ключи, что упрощает управление ключами, поскольку нет необходимости обмениваться ключами. После того как ключ используется для шифрования сообщения, его нельзя использовать для расшифровки.

Приложения криптографии с открытым ключом

Криптография с открытым ключом обычно используется в электронных подписях. Электронная подпись — это математический метод аутентификации личности пользователя и сохранения целостности документа, сообщения или программного обеспечения. Предприятия обычно используют   программа для электронной подписи   для распространения юридически важных документов и сбора цифровых подписей.

Помимо цифровых подписей, криптография с открытым ключом используется для различных других целей.

Безопасность веб-сервера

Криптография с открытым ключом лежит в основе криптографического протокола TLS/SSL, который обеспечивает безопасность в HTTPS. Защищает веб-серверы и клиенты от   кибератаки   как атаки «человек посередине», когда злоумышленник перехватывает связь и получает доступ к содержимому в сообщениях. Симметричное шифрование также является частью HTTPS, где шифрование с открытым ключом используется для обмена ключами между двумя сторонами, а симметричные ключи шифрования используются для выполнения процесса шифрования.

Шифрование с открытым ключом позволяет отправителю и получателю подтвердить свою личность и помогает им защищаться от атак типа «человек посередине». Безопасность веб-сервера также дает дополнительное преимущество в повышении рейтинга веб-сайтов в поисковых системах, таких как Google или Bing.

Аутентификация личности

В настоящее время данные вышли за пределы традиционных сетей в облако, мобильные устройства, устройства Интернета вещей (IoT) и различные другие технологии, что делает крайне важным для предприятий защиту удостоверений. Криптография с открытым ключом позволяет организациям использовать сертификаты цифровой идентификации и заменять пароли для предотвращения   атаки грубой силы.

Шифрование электронной почты

Шифрование электронной почты использует криптографию с открытым ключом для аутентификации и шифрования сообщения. Это помогает защитить сообщение от несанкционированных сущностей или злонамеренных хакеров. Даже если злоумышленник взломает пароль почтового сервера, он не сможет просмотреть содержимое писем из-за шифрования.

Вы можете использовать   программа для шифрования электронной почты   для защиты электронных писем путем их цифровой подписи для подтверждения вашей личности и шифрования содержимого и вложений при передаче или хранении на сервере.

Безопасные методы шифрования электронной почты, такие как безопасные/многоцелевые сертификаты расширений почты Интернета (S/MIME), используют инфраструктуру открытых ключей для проверки цифровой идентификации и облегчения шифрования.

Криптовалюта

Известные криптовалюты, такие как биткойн, полагаются на криптографию с открытым ключом для транзакций. У пользователей есть открытый ключ, доступный всем, а закрытые ключи хранятся в секрете и используются для выполнения транзакций.

Например, в реестре биткойнов неизрасходованные выходные данные транзакций (UTXO) связаны с открытым ключом. Когда пользователь A хочет подписать транзакцию с пользователем B, пользователь A использует свой закрытый ключ, чтобы потратить UTXO, и создает новый UTXO, связанный с открытым ключом пользователя B.

Алгоритмы шифрования с открытым ключом

Алгоритмы шифрования с открытым ключом — это математические функции, которые используются либо для шифрования сообщения, либо для проверки происхождения сообщения и личности отправителя.

Некоторые популярные криптографические алгоритмы с открытым ключом упомянуты ниже.

Алгоритм Ривеста-Шамира-Адельмана (RSA)

Алгоритм RSA позволяет людям использовать открытый и закрытый ключи для шифрования сообщения. Когда открытый ключ используется для шифрования, закрытый ключ облегчает расшифровку и наоборот. Благодаря этому свойству он стал популярным алгоритмом асимметричного шифрования. RSA помогает организациям обеспечить конфиденциальность, целостность, неотказуемость и подлинность информации при хранении или передаче.

Алгоритм RSA генерирует открытый ключ и закрытый ключ посредством сложного процесса, включающего факторизацию больших целых чисел, являющихся произведением двух больших простых чисел.

Давайте рассмотрим пример, чтобы увидеть, как работает алгоритм RSA. Рассмотрим два простых числа, p и q, которые генерируются с использованием алгоритма проверки простоты Рабина-Миллера. Алгоритм проверки простоты Рабина-Миллера определяет, является ли число простым. Используйте два простых числа и вычислите их модуль n.

Открытый ключ содержит модуль (n) и открытый показатель степени, т.е. Значение публичной экспоненты не обязательно должно быть секретом, так как открытый ключ доступен всем. Обычно это 65537.

Закрытый ключ состоит из модуля (n) и частного показателя степени d (вычисленного из расширенного алгоритма Евклида для нахождения мультипликативного обратного значения по отношению к элементу n).

Ключи RSA обычно имеют длину 1024 бита, но правительство и некоторые отрасли предписывают использовать минимальную длину ключа 2048 бит для большей безопасности.

Алгоритм цифровой подписи (DSA)

Алгоритм цифровой подписи — это тип алгоритма шифрования с открытым ключом, который используется для создания электронных подписей. Это позволяет получателю аутентифицировать личность отправителя и проверить происхождение сообщения.

Интересно, что отправитель ставит свою электронную подпись с помощью закрытого ключа, который проверяется получателем с помощью соответствующего открытого ключа. Проще говоря, закрытый ключ уникален; его может использовать одно физическое или юридическое лицо. Однако любой может аутентифицировать источник сообщения с помощью открытого ключа, поскольку он доступен всем.

Алгоритмы цифровой подписи обладают значительной надежностью, но длина подписи меньше по сравнению с другими алгоритмами подписи. Его вычислительная скорость меньше и требует меньше места для хранения для работы.

Криптография на эллиптических кривых (ECC)

Криптография на эллиптических кривых — это тип криптографии с открытым ключом, который использует теорию эллиптических кривых для создания эффективных и действенных криптографических ключей. ECC генерирует ключи с помощью свойств уравнений эллиптических кривых, а не факторизации двух больших простых чисел.

Он популярен в мобильных приложениях, поскольку обеспечивает тот же уровень безопасности с 256-битным ключом, что и другие системы шифрования, такие как RSA, с 3072-битным ключом, при этом используя меньшую вычислительную мощность и меньший ресурс батареи.

Благодаря постоянному развитию квантовых вычислений алгоритмы шифрования, основанные на разложении на множители двух больших простых чисел, будут легче расшифровывать. Распределение ключей ECC и Quantum может стать лучшими разумными альтернативами для шифрования данных в ближайшие дни.

Шифрование с открытым ключом в TLS/SSL

Протокол TLS/SSL обеспечивает зашифрованную связь по сети, используя как асимметричное, так и симметричное шифрование, обеспечивая при этом сквозную безопасность данных. При рукопожатии TLS/SSL сервер согласовывает алгоритм шифрования. Веб-сайты имеют сертификаты TLS/SSL, содержащие открытый ключ, тогда как закрытый ключ устанавливается на сервере.

Затем связь между клиентом и сервером шифруется с использованием выбранного алгоритма шифрования и соответствующих ключей. Это помогает защитить сообщения от злонамеренных хакеров и обеспечивает безопасный канал связи между клиентом и сервером.

Во всем процессе нет необходимости делиться криптографическими ключами. Открытый ключ получателя используется для шифрования сообщения, которое может быть расшифровано только закрытым ключом получателя.

Шифрование с открытым ключом лучше?

Шифрование с открытым ключом состоит из использования двух ключей, обеспечивающих более безопасный метод шифрования по сравнению с симметричной криптографией. В шифровании с открытым ключом нет обмена закрытыми ключами, что устраняет проблемы с управлением ключами. Напротив, если обмениваемый закрытый ключ украден или потерян при симметричном шифровании, это может поставить под угрозу всю систему.

Шифрование с открытым ключом следует за сложным процессом шифрования сообщений. Это требует больше времени, а иногда и ресурсов, чем симметричное шифрование, но обеспечивает большую безопасность. Он также шифрует цифровые сертификаты, чтобы злоумышленники не могли получить к ним доступ, даже если они были скомпрометированы.

Выбор шифрования будет зависеть от его использования, характера устройства, хранилища, вычислительной мощности, уровня безопасности и других элементов. В зависимости от этих параметров как симметричные, так и асимметричные криптосистемы будут иметь свои преимущества и недостатки.

Преимущества криптографии с открытым ключом

Основным преимуществом использования криптографии с открытым ключом является более надежная защита данных. Поскольку пользователям не нужно делиться, передавать или раскрывать свои закрытые ключи кому-либо, это снижает риск того, что киберпреступник перехватит закрытый ключ и воспользуется им для расшифровки сообщений.

Это помогает пользователям решать проблемы с распределением ключей, возникающие при использовании шифрования с закрытым ключом. Это позволяет организациям поддерживать конфиденциальность и целостность данных, что обеспечивает более надежную информационную безопасность.

Помимо стойкости шифрования, криптография с открытым ключом также позволяет пользователям проверять цифровые удостоверения, обеспечивая при этом неотказуемость. Эти преимущества сделали асимметричную криптографию популярным выбором шифрования, от Pretty Good Privacy (PGP) и HTTPS до OpenID Connect (OIDC) и WebAuthN.

Проблемы шифрования с открытым ключом

Основным недостатком шифрования с открытым ключом является низкая скорость, с которой выполняется процесс шифрования. Требуется больше вычислительной мощности и памяти, чтобы сгенерировать пару открытого ключа и закрытого ключа, используя сложные математические операции, которые включают значительную факторизацию простых чисел.

Оборудовать для шифрования

Оборудуйте свой стек безопасности программным обеспечением для шифрования и защитите каждое сообщение, которое должно оставаться конфиденциальным. Шифрование с открытым ключом поможет вам обеспечить надежную защиту ваших данных с помощью сложного механизма шифрования.

Наряду с шифрованием и другими средствами защиты вы сможете обеспечить информационную безопасность и соответствовать нормативным стандартам.

Узнайте, что еще вам нужно для усиления информационной безопасности в вашей организации.