Криптографія має два шляхи: симетричне та асиметричне шифрування, як вони захищають ваші дані

У сучасному цифровому світі Криптографія поділяється на два основні напрямки: криптографія із симетричним ключем та асиметричне шифрування. Обидва методи мають свої переваги, але вони вирішують абсолютно різні основні питання — один прагне швидкості, інший — безпеки.

В чому основна різниця?

Відмінність між симетричним і асиметричним шифруванням є простою, але ключовою: перше використовує єдиний секретний ключ для шифрування та розшифрування, тоді як друге потребує двох пов’язаних між собою різних ключів. Ця, на перший погляд, проста різниця визначає їхній загальний спосіб роботи та особливості безпеки.

Секретний ключ як працює

У системі криптографії секретний ключ по суті є рядком бітів, що використовується для шифрування та розшифровування інформації.

Принцип роботи симетричного шифрування дуже зрозумілий: ви можете замкнути двері і відкрити їх одним і тим же секретним ключем. Якщо Катерина хоче надіслати Максу секретну інформацію за допомогою симетричного шифрування, їй необхідно також надіслати йому секретний ключ. Але тут прихований ризик — якщо секретний ключ буде перехоплений під час передачі, зловмисник зможе прочитати весь зашифрований вміст.

Асиметричне шифрування повністю відрізняється. У таких системах:

• Публічний ключ: використовується для шифрування, може бути відкрито поділено
• Секретний ключ：використовується для дешифрування, повинен залишатися в секреті

Якщо Катерина хоче надіслати повідомлення Максу за допомогою асиметричного шифрування, вона шифрує його за допомогою відкритого ключа Макса, лише той, хто має відповідний секретний ключ, Макс, може його розшифрувати. Навіть якщо зловмисник перехопить повідомлення та відкритий ключ, він не зможе розшифрувати вміст — це і є безпекова перевага, яку забезпечує асиметричне шифрування.

Секретний ключ довжини

Два способи шифрування мають величезні відмінності в довжині секретного ключа, що безпосередньо впливає на безпеку.

Секретний ключ зазвичай має довжину 128 або 256 біт, що є відносно коротким. Некриптографія із симетричним ключем потребує встановлення математичних зв'язків (саме це може бути використано зловмисниками), тому вона повинна бути значно довшою — зазвичай 2048 біт або більше. Цікаво, що безпечність, яку забезпечує 128-бітний секретний ключ, відповідає 2048-бітному некриптографічному ключу.

У кожного свої сильні та слабкі сторони

Переваги шифрування із симетричним ключем:

• Швидкість обчислень висока
• займає менше обчислювальної потужності
• Підходить для захисту великої кількості даних

Недоліки криптографії із симетричним ключем:

• Складнощі з розподілом секретних ключів — потрібно безпечно передати секретний ключ усім зацікавленим сторонам
• Як тільки секретний ключ буде зламано, всі комунікації стануть відкритими.

Переваги асиметричного шифрування:

• Повністю вирішено проблему розподілу секретних ключів
• Загальний ключ можна вільно ділитися, без необхідності в секретності
• більш висока безпека

Недоліки асиметричного шифрування:

• Значно повільніша швидкість обробки
• Споживати велику кількість обчислювальних ресурсів
• Довжина секретного ключа велика

Як вони застосовуються

Застосування симетричного шифрування

Оскільки швидкість висока, шифрування із симетричним ключем широко використовується для захисту великих обсягів даних. Уряд США використовує AES (стандарт шифрування даних) для шифрування конфіденційної та секретної інформації. Раніше DES (стандарт шифрування даних) був запущений у 1970-х роках, але зараз вважається недостатньо безпечним.

Застосування асиметричного шифрування

Коли багато користувачів потребують обміну шифрованою інформацією і не мають строгих вимог до швидкості, криптографія із симетричним ключем є більш доречною. Шифроване електронне повідомлення є типовим випадком — відправник шифрує за допомогою публічного ключа отримувача, а отримувач розшифровує своїм особистим секретним ключем.

Змішане рішення — оптимальний вибір у реальному житті

Насправді багато сучасних систем одночасно використовують два види шифрування. SSL (протокол безпечних сокетів) та TLS (протокол безпеки транспортного шару) є такими змішаними протоколами, які забезпечують безпеку інтернет-комунікацій. Варто зазначити, що SSL визнано небезпечним і його слід припинити використовувати; тоді як TLS користується широкою довірою і використовується всіма основними браузерами.

Широка правда в світі криптовалют

Криптографія відіграє важливу роль у шифрованих гаманцях. Коли користувач встановлює захист паролем, насправді він шифрує доступ до файлу гаманця за допомогою секретного ключа.

Але є одне поширене непорозуміння: біткоїн та інші криптовалюти дійсно використовують публічно-приватні ключі, але це не означає, що вони використовують асиметричне шифрування. Чому? Тому що асиметрична криптографія має два основні призначення – шифрування та цифровий підпис. Цифровий підпис може існувати без шифрування.

Наприклад, на прикладі біткойна, він використовує ECDSA (алгоритм цифрового підпису на основі еліптичних кривих), який є алгоритмом цифрового підпису і не включає процес шифрування. На відміну від цього, RSA може використовуватися як для шифрування, так і для цифрового підпису, але ECDSA є чисто схемою підпису.

Останні роздуми

Криптографія із симетричним ключем і асиметричне шифрування є основою сучасної безпеки даних. Не існує абсолютної перемоги чи поразки, є лише адаптація до ситуації — вибір симетричного шифрування для швидкості, асиметричного для безпеки, а в складних системах використовуються обидва. З розвитком науки про криптографію та появою нових загроз обидві ці системи ключів продовжуватимуть зберігати свою ключову роль у комп'ютерній безпеці.