Ce este criptografia cu cheie publică?

Introducere

Criptografia cu cheie publică (PKC), cunoscută și sub numele de criptografie asimetrică, este un cadru care utilizează atât o cheie privată, cât și una publică, spre deosebire de cheia unică utilizată în criptografia simetrică. Utilizarea perechilor de chei oferă PKC un set unic de caracteristici și capabilități care pot fi utilizate pentru a rezolva provocările inerente altor tehnici criptografice. Această formă de criptografie a devenit un element important al securității computerelor moderne, precum și o componentă critică a ecosistemului de criptomonede în creștere.

Cum funcționează criptografia cu cheie publică?

Într-o schemă PKC, cheia publică este folosită de un expeditor pentru a cripta informațiile, în timp ce cheia privată este folosită de un destinatar pentru a le decripta. Deoarece cele două chei sunt diferite una de cealaltă, cheia publică poate fi partajată în siguranță, fără a compromite securitatea celei private. Fiecare pereche de chei asimetrice este unică, asigurând că un mesaj criptat folosind o cheie publică poate fi citit doar de persoana care deține cheia privată corespunzătoare.

Deoarece algoritmii de criptare asimetrică generează perechi de chei care sunt legate matematic, lungimile cheilor lor sunt mult mai mari decât cele utilizate în criptografia simetrică. Această lungime mai mare - de obicei între 1.024 și 2.048 de biți - face extrem de dificilă calcularea unei chei private de la omologul său public. Unul dintre cei mai obișnuiți algoritmi pentru criptarea asimetrică în uz astăzi este cunoscut sub numele de RSA.

În schema RSA, cheile sunt generate folosind un modul la care se ajunge prin înmulțirea a două numere (adesea două numere prime mari). În termeni de bază, modulul generează două chei (una publică care poate fi partajată și una privată care ar trebui păstrată în secret). Algoritmul RSA a fost descris pentru prima dată în 1977 de către Rivest, Shamir și Adleman (deci, RSA) și rămâne o componentă majoră a sistemelor de criptare cu cheie publică.

PKC ca instrument de criptare

Criptografia cu cheie publică rezolvă una dintre problemele de lungă durată ale algoritmilor simetrici, care este comunicarea cheii care este utilizată atât pentru criptare, cât și pentru decriptare. Trimiterea acestei chei printr-o conexiune nesigură riscă să o expună unor terți, care pot citi apoi orice mesaj criptat cu cheia partajată. Deși există tehnici criptografice (cum ar fi protocolul de schimb de chei Diffie-Hellman-Merkle) pentru a rezolva această problemă, ele sunt încă vulnerabile la atacuri. În schimb, în ​​criptografia cu cheie publică, cheia folosită pentru criptare poate fi partajată în siguranță prin orice conexiune. Ca urmare, algoritmii asimetrici oferă un nivel mai ridicat de protecție în comparație cu cei simetrici.

Generarea semnăturilor digitale

O altă aplicație a algoritmilor de criptare asimetrică este aceea de autentificare a datelor prin utilizarea semnăturilor digitale. Practic vorbind, o semnătură digitală este un hash creat folosind datele dintr-un mesaj. Când mesajul respectiv este trimis, semnătura poate fi verificată de către destinatar folosind cheia publică a expeditorului. În acest fel, ei pot autentifica sursa mesajului și se pot asigura că acesta nu a fost manipulat. În unele cazuri, semnăturile digitale și criptarea sunt aplicate împreună, ceea ce înseamnă că hash-ul în sine poate fi criptat ca parte a mesajului. Trebuie remarcat, totuși, că nu toate schemele de semnătură digitală folosesc tehnici de criptare.

Limitări

Deși poate fi utilizat pentru a îmbunătăți securitatea computerului și pentru a asigura verificarea integrității mesajelor, PKC are unele limitări. Datorită operațiunilor matematice complexe implicate în criptare și decriptare, algoritmii asimetrici pot fi destul de lenți atunci când sunt forțați să se ocupe de cantități mari de date. Acest tip de criptografie depinde, de asemenea, în mare măsură de presupunerea că cheia privată va rămâne secretă. Dacă o cheie privată este partajată sau expusă accidental, securitatea tuturor mesajelor care au fost criptate cu cheia publică corespunzătoare va fi compromisă. De asemenea, este posibil ca utilizatorii să-și piardă accidental cheile private, caz în care devine imposibil să acceseze datele criptate.

Aplicații ale criptografiei cu cheie publică

Acest tip de criptografie este folosit de multe sisteme informatice moderne pentru a asigura securitatea informațiilor sensibile. E-mailurile, de exemplu, pot fi criptate folosind tehnici de criptare cu cheie publică pentru a păstra confidențialitatea conținutului lor.

Protocolul SSL (Secure Sockets Layer) care face posibile conexiuni sigure la site-uri web folosește, de asemenea, criptografia asimetrică. Sistemele PKC au fost chiar explorate ca mijloc de a oferi un mediu de vot electronic sigur, care ar permite alegătorilor să participe la alegeri de pe computerele lor de acasă.

PKC are, de asemenea, un loc proeminent în tehnologia blockchain și a criptomonedei. Când este configurat un nou portofel cu criptomonede, este generată o pereche de chei (chei publice și private). Adresa portofelului este generată folosind cheia publică și poate fi partajată în siguranță altora. Cheia privată, pe de altă parte, este folosită pentru crearea semnăturilor digitale și verificarea tranzacțiilor și, prin urmare, trebuie păstrată în secret.

Odată ce o tranzacție a fost verificată prin confirmarea hash-ului conținut în semnătura digitală, acea tranzacție poate fi adăugată în registrul blockchain. Acest sistem de verificare a semnăturii digitale asigură că numai persoana care are cheia privată asociată portofelului de criptomonede corespunzător poate muta fondurile.

Trebuie remarcat faptul că criptografia asimetrică utilizată în aplicațiile de criptomonedă este diferită de cele utilizate în scopuri de securitate informatică. Bitcoin și Ethereum, de exemplu, folosesc un algoritm specific pentru a verifica tranzacțiile, cunoscut sub numele de Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA). De asemenea, ECDSA creează semnături digitale fără utilizarea criptării. Aceasta înseamnă că blockchain-ul nu are nevoie de criptare, spre deosebire de mulți tind să creadă.

Gânduri de închidere

De la securitatea computerelor până la verificarea tranzacțiilor cu criptomonede, criptografia cu cheie publică joacă un rol important în securizarea sistemelor digitale moderne. Prin utilizarea cheilor publice și private asociate, algoritmii de criptare asimetrică rezolvă problemele fundamentale de securitate prezentate de cifrurile simetrice. Deși PKC a fost utilizat de mulți ani, noi utilizări și aplicații sunt dezvoltate în mod regulat pentru acesta, în special în spațiul blockchain și criptomonede.