Две основные категории в Криптографии: почему симметричное шифрование и асимметричное шифрование незаменимы

Современная система криптографии делится на два основных направления, каждое из которых имеет свои области применения. Многие люди путаются в этих двух способах шифрования, но понять их основные различия на самом деле очень просто: один использует один секретный ключ, а другой использует пару ключей.

Секретный ключ механизм: одна или две?

Работа симметричного шифрования

В системе симметричного шифрования отправитель и получатель используют один и тот же Секретный ключ для шифрования и дешифрования информации. Представьте себе, что Катерина отправляет сообщение Максиму, она шифрует его с помощью ключа, и Максим должен иметь точно такой же Секретный ключ, чтобы его расшифровать.

Это звучит довольно просто, но существует одна смертельная проблема — секретный ключ должен быть передан. Если хакер перехватит этот секретный ключ в процессе передачи, вся безопасность системы полностью разрушится.

优势 асиметричне шифрування

Асимметричное шифрование采用完全不同的策略。Оно использует две взаимосвязанные密钥：публичный ключ（можно открыто делиться）и секретный ключ（должен оставаться конфиденциальным）。Катерина шифрует сообщение с помощью публичного ключа Максима, даже если информация будет перехвачена, у человека без секретного ключа не получится прочитать ее.

Этот дизайн предоставляет фундаментальное улучшение безопасности — открытый ключ можно не стесняясь распространять, в то время как секретный ключ никогда не должен покидать устройство владельца.

Секретный ключ длина: почему асимметричный секретный ключ должен быть длиннее

Безопасность и длина секретного ключа непосредственно связаны, но требования двух систем совершенно разные.

В симметричном шифровании Секретный ключ обычно является случайной последовательностью длиной 128 или 256 бит. Эта длина достаточна для обеспечения достаточной безопасности.

Но ситуация с асимметричным шифрованием более сложная. Поскольку между открытым и закрытым ключом существует четкая математическая связь, злоумышленник теоретически может использовать эту связь для взлома шифра. Чтобы компенсировать этот потенциальный риск, асимметричный Секретный ключ должен быть значительно длиннее — асимметричный ключ длиной 2048 бит способен обеспечить уровень безопасности, эквивалентный 128-битному симетричному ключу.

Баланс между скоростью и безопасностью

симметричное шифрование：быстрое, но хрупкое

Симметричное шифрование имеет очень высокую скорость вычислений и низкие требования к производительности. Вот почему правительство США использует стандарт шифрования AES для защиты конфиденциальной и секретной информации — его эффективность позволяет обрабатывать большие объемы данных. Ранее стандарт DES (разработанный в 1970-х годах) также основывался на этом принципе, хотя сейчас он устарел.

асимметричное шифрование: безопасно, но медленно

С другой стороны, асимметричное шифрование требует больших вычислительных ресурсов и значительной обработки — это полностью связано с его длинными секретными ключами и сложными математическими операциями. Скорость медленная, но это обеспечивает настоящую безопасность.

Реальные сценарии применения

受到限制的симетричне方案

симметричное шифрование используется в сценариях, где требуется высокая скорость обработки и единая среда доверия. Например, для шифрования данных внутри государственных учреждений или защиты локальных носителей.

分散场景中的асиметричне

Асимметричное шифрование подходит для систем, в которых необходимо участие нескольких сторон и невозможно заранее поделиться секретным ключом. Зашифрованная электронная почта является典型例子 — открытый ключ получателя используется для шифрования, а закрытый ключ — для расшифровки.

Смешанная система, объединяющая оба

Современные интернет-коммуникационные протоколы (такие как SSL и TLS) на самом деле являются гибридными решениями. Протокол TLS особенно примечателен, поскольку он стал стандартом для всех основных браузеров. Ранние протоколы SSL были устаревшими, но TLS до сих пор остается основой сетевой безопасности.

Криптография и блокчейн: распространенное заблуждение

Правда о Биткойне и криптокошельках

Многие считают, что Bitcoin и другие криптовалюты используют асимметричное шифрование, что основано на разумном, но не совсем точном наблюдении — они действительно используют пары публичного и секретного ключей.

Но здесь есть тонкость: асимметричная криптография включает два совершенно разных применения — асимметричное шифрование (шифрование) и цифровую подпись. Не все системы, использующие публичные и приватные ключи, занимаются шифрованием.

Цифровая подпись ≠ шифрование

Цифровая подпись может существовать независимо от шифрования. Алгоритм RSA может использоваться как для шифрования, так и для подписи, но алгоритм ECDSA, используемый в Bitcoin, применяется только для подписи и вовсе не занимается шифрованием. Это ключевое техническое различие, которое часто путают.

Настоящее назначение шифрованного кошелька

В криптографическом кошельке, когда пользователь устанавливает пароль, происходит шифрование защиты файла секретного ключа — здесь может использоваться симметричное шифрование. Настоящее асимметричное шифрование больше используется для безопасности связи между кошельками, а не для основной механики верификации транзакций.

Перспективы: оба способа будут существовать в долгосрочной перспективе

симетричное шифрование и асимметричное шифрование не являются взаимоисключающими, а дополняют друг друга. С развитием сетевых угроз оба метода постоянно улучшаются и адаптируются.

Будущая архитектура безопасности, вероятно, будет продолжать полагаться на комбинацию этих двух механизмов — симметричное шифрование для обработки больших объемов данных с обеспечением скорости и асимметричное шифрование для обработки обмена ключами и аутентификации с обеспечением безопасности.

В мире, где цифровизация все больше проникает в нашу жизнь, понимание этих двух методов Криптографии уже не является опцией — это базовые знания, которые должен освоить каждый, кто использует интернет и шифрование активов.